Merge tag 'driver-core-6.9-rc5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/sizes.h>
4 #include <linux/list_sort.h>
5 #include "misc.h"
6 #include "ctree.h"
7 #include "block-group.h"
8 #include "space-info.h"
9 #include "disk-io.h"
10 #include "free-space-cache.h"
11 #include "free-space-tree.h"
12 #include "volumes.h"
13 #include "transaction.h"
14 #include "ref-verify.h"
15 #include "sysfs.h"
16 #include "tree-log.h"
17 #include "delalloc-space.h"
18 #include "discard.h"
19 #include "raid56.h"
20 #include "zoned.h"
21 #include "fs.h"
22 #include "accessors.h"
23 #include "extent-tree.h"
24
25 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
26 int btrfs_should_fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
27 {
28         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
29
30         return (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_METADATA) &&
31                 block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
32                (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_DATA) &&
33                 block_group->flags &  BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
34 }
35 #endif
36
37 /*
38  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
39  * is not in progress
40  *
41  * Should be called with balance_lock held
42  */
43 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
44 {
45         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
46         u64 target = 0;
47
48         if (!bctl)
49                 return 0;
50
51         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
52             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
53                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
54         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
55                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
56                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
57         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
58                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
59                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
60         }
61
62         return target;
63 }
64
65 /*
66  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
67  *
68  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
69  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
70  * available), otherwise falls back to plain reducing.
71  */
72 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
73 {
74         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
75         u64 target;
76         u64 raid_type;
77         u64 allowed = 0;
78
79         /*
80          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
81          * reduce to the target profile
82          */
83         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
84         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
85         if (target) {
86                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
87                 return extended_to_chunk(target);
88         }
89         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
90
91         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
92         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
93                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
94                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
95         }
96         allowed &= flags;
97
98         /* Select the highest-redundancy RAID level. */
99         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)
100                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4;
101         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
102                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
103         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3)
104                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3;
105         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
106                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
107         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
108                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
109         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
110                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
111         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)
112                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP;
113         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
114                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
115
116         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
117
118         return extended_to_chunk(flags | allowed);
119 }
120
121 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
122 {
123         unsigned seq;
124         u64 flags;
125
126         do {
127                 flags = orig_flags;
128                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
129
130                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
131                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
132                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
133                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
134                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
135                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
136         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
137
138         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
139 }
140
141 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
142 {
143         refcount_inc(&cache->refs);
144 }
145
146 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
147 {
148         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
149                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
150                 /*
151                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
152                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
153                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
154                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
155                  * case.
156                  */
157                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
158                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
159                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
160
161                 /*
162                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
163                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
164                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
165                  */
166                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
167                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
168                                                   cache);
169
170                 kfree(cache->free_space_ctl);
171                 btrfs_free_chunk_map(cache->physical_map);
172                 kfree(cache);
173         }
174 }
175
176 /*
177  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
178  */
179 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
180                                        struct btrfs_block_group *block_group)
181 {
182         struct rb_node **p;
183         struct rb_node *parent = NULL;
184         struct btrfs_block_group *cache;
185         bool leftmost = true;
186
187         ASSERT(block_group->length != 0);
188
189         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
190         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
191
192         while (*p) {
193                 parent = *p;
194                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
195                 if (block_group->start < cache->start) {
196                         p = &(*p)->rb_left;
197                 } else if (block_group->start > cache->start) {
198                         p = &(*p)->rb_right;
199                         leftmost = false;
200                 } else {
201                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
202                         return -EEXIST;
203                 }
204         }
205
206         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
207         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
208                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
209
210         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
211
212         return 0;
213 }
214
215 /*
216  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
217  * it will return the block group that contains the bytenr
218  */
219 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
220                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
221 {
222         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
223         struct rb_node *n;
224         u64 end, start;
225
226         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
227         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
228
229         while (n) {
230                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
231                 end = cache->start + cache->length - 1;
232                 start = cache->start;
233
234                 if (bytenr < start) {
235                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
236                                 ret = cache;
237                         n = n->rb_left;
238                 } else if (bytenr > start) {
239                         if (contains && bytenr <= end) {
240                                 ret = cache;
241                                 break;
242                         }
243                         n = n->rb_right;
244                 } else {
245                         ret = cache;
246                         break;
247                 }
248         }
249         if (ret)
250                 btrfs_get_block_group(ret);
251         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
252
253         return ret;
254 }
255
256 /*
257  * Return the block group that starts at or after bytenr
258  */
259 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
260                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
261 {
262         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
263 }
264
265 /*
266  * Return the block group that contains the given bytenr
267  */
268 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
269                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
270 {
271         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
272 }
273
274 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
275                 struct btrfs_block_group *cache)
276 {
277         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
278         struct rb_node *node;
279
280         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
281
282         /* If our block group was removed, we need a full search. */
283         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
284                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
285
286                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
287                 btrfs_put_block_group(cache);
288                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
289         }
290         node = rb_next(&cache->cache_node);
291         btrfs_put_block_group(cache);
292         if (node) {
293                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
294                 btrfs_get_block_group(cache);
295         } else
296                 cache = NULL;
297         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
298         return cache;
299 }
300
301 /*
302  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
303  *
304  * @fs_info:       The filesystem information object.
305  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
306  *
307  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
308  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
309  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
310  *
311  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
312  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
313  *
314  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
315  */
316 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
317                                                   u64 bytenr)
318 {
319         struct btrfs_block_group *bg;
320         bool can_nocow = true;
321
322         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
323         if (!bg)
324                 return NULL;
325
326         spin_lock(&bg->lock);
327         if (bg->ro)
328                 can_nocow = false;
329         else
330                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
331         spin_unlock(&bg->lock);
332
333         if (!can_nocow) {
334                 btrfs_put_block_group(bg);
335                 return NULL;
336         }
337
338         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
339         return bg;
340 }
341
342 /*
343  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
344  *
345  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
346  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
347  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
348  * relocation.
349  *
350  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
351  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
352  */
353 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
354 {
355         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
356                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
357
358         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
359         btrfs_put_block_group(bg);
360 }
361
362 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
363 {
364         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
365 }
366
367 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
368                                         const u64 start)
369 {
370         struct btrfs_block_group *bg;
371
372         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
373         ASSERT(bg);
374         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
375                 wake_up_var(&bg->reservations);
376         btrfs_put_block_group(bg);
377 }
378
379 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
380 {
381         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
382
383         ASSERT(bg->ro);
384
385         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
386                 return;
387
388         /*
389          * Our block group is read only but before we set it to read only,
390          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
391          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
392          * root's list of ordered extents).
393          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
394          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
395          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
396          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
397          */
398         down_write(&space_info->groups_sem);
399         up_write(&space_info->groups_sem);
400
401         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
402 }
403
404 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
405                 struct btrfs_block_group *cache)
406 {
407         struct btrfs_caching_control *ctl;
408
409         spin_lock(&cache->lock);
410         if (!cache->caching_ctl) {
411                 spin_unlock(&cache->lock);
412                 return NULL;
413         }
414
415         ctl = cache->caching_ctl;
416         refcount_inc(&ctl->count);
417         spin_unlock(&cache->lock);
418         return ctl;
419 }
420
421 static void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
422 {
423         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
424                 kfree(ctl);
425 }
426
427 /*
428  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
429  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
430  * progress happen before we try again.
431  *
432  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
433  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
434  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
435  * a free extent of a given size, but this is a good start.
436  *
437  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
438  * any of the information in this block group.
439  */
440 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
441                                            u64 num_bytes)
442 {
443         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
444         int progress;
445
446         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
447         if (!caching_ctl)
448                 return;
449
450         /*
451          * We've already failed to allocate from this block group, so even if
452          * there's enough space in the block group it isn't contiguous enough to
453          * allow for an allocation, so wait for at least the next wakeup tick,
454          * or for the thing to be done.
455          */
456         progress = atomic_read(&caching_ctl->progress);
457
458         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
459                    (progress != atomic_read(&caching_ctl->progress) &&
460                     (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes)));
461
462         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
463 }
464
465 static int btrfs_caching_ctl_wait_done(struct btrfs_block_group *cache,
466                                        struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
467 {
468         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
469         return cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR ? -EIO : 0;
470 }
471
472 static int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
473 {
474         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
475         int ret;
476
477         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
478         if (!caching_ctl)
479                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
480         ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
481         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
482         return ret;
483 }
484
485 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
486 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
487 {
488         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
489         u64 start = block_group->start;
490         u64 len = block_group->length;
491         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
492                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
493         u64 step = chunk << 1;
494
495         while (len > chunk) {
496                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
497                 start += step;
498                 if (len < step)
499                         len = 0;
500                 else
501                         len -= step;
502         }
503 }
504 #endif
505
506 /*
507  * Add a free space range to the in memory free space cache of a block group.
508  * This checks if the range contains super block locations and any such
509  * locations are not added to the free space cache.
510  *
511  * @block_group:      The target block group.
512  * @start:            Start offset of the range.
513  * @end:              End offset of the range (exclusive).
514  * @total_added_ret:  Optional pointer to return the total amount of space
515  *                    added to the block group's free space cache.
516  *
517  * Returns 0 on success or < 0 on error.
518  */
519 int btrfs_add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start,
520                              u64 end, u64 *total_added_ret)
521 {
522         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
523         u64 extent_start, extent_end, size;
524         int ret;
525
526         if (total_added_ret)
527                 *total_added_ret = 0;
528
529         while (start < end) {
530                 if (!find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
531                                            &extent_start, &extent_end,
532                                            EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
533                                            NULL))
534                         break;
535
536                 if (extent_start <= start) {
537                         start = extent_end + 1;
538                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
539                         size = extent_start - start;
540                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
541                                                                  start, size);
542                         if (ret)
543                                 return ret;
544                         if (total_added_ret)
545                                 *total_added_ret += size;
546                         start = extent_end + 1;
547                 } else {
548                         break;
549                 }
550         }
551
552         if (start < end) {
553                 size = end - start;
554                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
555                                                          size);
556                 if (ret)
557                         return ret;
558                 if (total_added_ret)
559                         *total_added_ret += size;
560         }
561
562         return 0;
563 }
564
565 /*
566  * Get an arbitrary extent item index / max_index through the block group
567  *
568  * @block_group   the block group to sample from
569  * @index:        the integral step through the block group to grab from
570  * @max_index:    the granularity of the sampling
571  * @key:          return value parameter for the item we find
572  *
573  * Pre-conditions on indices:
574  * 0 <= index <= max_index
575  * 0 < max_index
576  *
577  * Returns: 0 on success, 1 if the search didn't yield a useful item, negative
578  * error code on error.
579  */
580 static int sample_block_group_extent_item(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
581                                           struct btrfs_block_group *block_group,
582                                           int index, int max_index,
583                                           struct btrfs_key *found_key)
584 {
585         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
586         struct btrfs_root *extent_root;
587         u64 search_offset;
588         u64 search_end = block_group->start + block_group->length;
589         struct btrfs_path *path;
590         struct btrfs_key search_key;
591         int ret = 0;
592
593         ASSERT(index >= 0);
594         ASSERT(index <= max_index);
595         ASSERT(max_index > 0);
596         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
597         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
598
599         path = btrfs_alloc_path();
600         if (!path)
601                 return -ENOMEM;
602
603         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, max_t(u64, block_group->start,
604                                                        BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET));
605
606         path->skip_locking = 1;
607         path->search_commit_root = 1;
608         path->reada = READA_FORWARD;
609
610         search_offset = index * div_u64(block_group->length, max_index);
611         search_key.objectid = block_group->start + search_offset;
612         search_key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
613         search_key.offset = 0;
614
615         btrfs_for_each_slot(extent_root, &search_key, found_key, path, ret) {
616                 /* Success; sampled an extent item in the block group */
617                 if (found_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
618                     found_key->objectid >= block_group->start &&
619                     found_key->objectid + found_key->offset <= search_end)
620                         break;
621
622                 /* We can't possibly find a valid extent item anymore */
623                 if (found_key->objectid >= search_end) {
624                         ret = 1;
625                         break;
626                 }
627         }
628
629         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
630         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
631         btrfs_free_path(path);
632         return ret;
633 }
634
635 /*
636  * Best effort attempt to compute a block group's size class while caching it.
637  *
638  * @block_group: the block group we are caching
639  *
640  * We cannot infer the size class while adding free space extents, because that
641  * logic doesn't care about contiguous file extents (it doesn't differentiate
642  * between a 100M extent and 100 contiguous 1M extents). So we need to read the
643  * file extent items. Reading all of them is quite wasteful, because usually
644  * only a handful are enough to give a good answer. Therefore, we just grab 5 of
645  * them at even steps through the block group and pick the smallest size class
646  * we see. Since size class is best effort, and not guaranteed in general,
647  * inaccuracy is acceptable.
648  *
649  * To be more explicit about why this algorithm makes sense:
650  *
651  * If we are caching in a block group from disk, then there are three major cases
652  * to consider:
653  * 1. the block group is well behaved and all extents in it are the same size
654  *    class.
655  * 2. the block group is mostly one size class with rare exceptions for last
656  *    ditch allocations
657  * 3. the block group was populated before size classes and can have a totally
658  *    arbitrary mix of size classes.
659  *
660  * In case 1, looking at any extent in the block group will yield the correct
661  * result. For the mixed cases, taking the minimum size class seems like a good
662  * approximation, since gaps from frees will be usable to the size class. For
663  * 2., a small handful of file extents is likely to yield the right answer. For
664  * 3, we can either read every file extent, or admit that this is best effort
665  * anyway and try to stay fast.
666  *
667  * Returns: 0 on success, negative error code on error.
668  */
669 static int load_block_group_size_class(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
670                                        struct btrfs_block_group *block_group)
671 {
672         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
673         struct btrfs_key key;
674         int i;
675         u64 min_size = block_group->length;
676         enum btrfs_block_group_size_class size_class = BTRFS_BG_SZ_NONE;
677         int ret;
678
679         if (!btrfs_block_group_should_use_size_class(block_group))
680                 return 0;
681
682         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
683         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
684         for (i = 0; i < 5; ++i) {
685                 ret = sample_block_group_extent_item(caching_ctl, block_group, i, 5, &key);
686                 if (ret < 0)
687                         goto out;
688                 if (ret > 0)
689                         continue;
690                 min_size = min_t(u64, min_size, key.offset);
691                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(min_size);
692         }
693         if (size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
694                 spin_lock(&block_group->lock);
695                 block_group->size_class = size_class;
696                 spin_unlock(&block_group->lock);
697         }
698 out:
699         return ret;
700 }
701
702 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
703 {
704         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
705         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
706         struct btrfs_root *extent_root;
707         struct btrfs_path *path;
708         struct extent_buffer *leaf;
709         struct btrfs_key key;
710         u64 total_found = 0;
711         u64 last = 0;
712         u32 nritems;
713         int ret;
714         bool wakeup = true;
715
716         path = btrfs_alloc_path();
717         if (!path)
718                 return -ENOMEM;
719
720         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
721         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
722
723 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
724         /*
725          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
726          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
727          * the free space.
728          */
729         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
730                 wakeup = false;
731 #endif
732         /*
733          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
734          * extent for the extent root while also trying to search the extent
735          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
736          * root, since its read-only
737          */
738         path->skip_locking = 1;
739         path->search_commit_root = 1;
740         path->reada = READA_FORWARD;
741
742         key.objectid = last;
743         key.offset = 0;
744         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
745
746 next:
747         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
748         if (ret < 0)
749                 goto out;
750
751         leaf = path->nodes[0];
752         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
753
754         while (1) {
755                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
756                         last = (u64)-1;
757                         break;
758                 }
759
760                 if (path->slots[0] < nritems) {
761                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
762                 } else {
763                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
764                         if (ret)
765                                 break;
766
767                         if (need_resched() ||
768                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
769                                 btrfs_release_path(path);
770                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
771                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
772                                 cond_resched();
773                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
774                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
775                                 goto next;
776                         }
777
778                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
779                         if (ret < 0)
780                                 goto out;
781                         if (ret)
782                                 break;
783                         leaf = path->nodes[0];
784                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
785                         continue;
786                 }
787
788                 if (key.objectid < last) {
789                         key.objectid = last;
790                         key.offset = 0;
791                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
792                         btrfs_release_path(path);
793                         goto next;
794                 }
795
796                 if (key.objectid < block_group->start) {
797                         path->slots[0]++;
798                         continue;
799                 }
800
801                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
802                         break;
803
804                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
805                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
806                         u64 space_added;
807
808                         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
809                                                        key.objectid, &space_added);
810                         if (ret)
811                                 goto out;
812                         total_found += space_added;
813                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
814                                 last = key.objectid +
815                                         fs_info->nodesize;
816                         else
817                                 last = key.objectid + key.offset;
818
819                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
820                                 total_found = 0;
821                                 if (wakeup) {
822                                         atomic_inc(&caching_ctl->progress);
823                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
824                                 }
825                         }
826                 }
827                 path->slots[0]++;
828         }
829
830         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
831                                        block_group->start + block_group->length,
832                                        NULL);
833 out:
834         btrfs_free_path(path);
835         return ret;
836 }
837
838 static inline void btrfs_free_excluded_extents(const struct btrfs_block_group *bg)
839 {
840         clear_extent_bits(&bg->fs_info->excluded_extents, bg->start,
841                           bg->start + bg->length - 1, EXTENT_UPTODATE);
842 }
843
844 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
845 {
846         struct btrfs_block_group *block_group;
847         struct btrfs_fs_info *fs_info;
848         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
849         int ret;
850
851         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
852         block_group = caching_ctl->block_group;
853         fs_info = block_group->fs_info;
854
855         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
856         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
857
858         load_block_group_size_class(caching_ctl, block_group);
859         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
860                 ret = load_free_space_cache(block_group);
861                 if (ret == 1) {
862                         ret = 0;
863                         goto done;
864                 }
865
866                 /*
867                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
868                  * CACHE_STARTED and carry on.
869                  */
870                 spin_lock(&block_group->lock);
871                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
872                 spin_unlock(&block_group->lock);
873                 wake_up(&caching_ctl->wait);
874         }
875
876         /*
877          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
878          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
879          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
880          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
881          * the transaction has committed we will be safe.
882          */
883         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
884             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
885                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
886         else
887                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
888 done:
889         spin_lock(&block_group->lock);
890         block_group->caching_ctl = NULL;
891         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
892         spin_unlock(&block_group->lock);
893
894 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
895         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
896                 u64 bytes_used;
897
898                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
899                 spin_lock(&block_group->lock);
900                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
901                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
902                 spin_unlock(&block_group->lock);
903                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
904                 fragment_free_space(block_group);
905         }
906 #endif
907
908         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
909         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
910         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
911
912         wake_up(&caching_ctl->wait);
913
914         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
915         btrfs_put_block_group(block_group);
916 }
917
918 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
919 {
920         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
921         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
922         int ret = 0;
923
924         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
925         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
926                 return 0;
927
928         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
929         if (!caching_ctl)
930                 return -ENOMEM;
931
932         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
933         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
934         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
935         caching_ctl->block_group = cache;
936         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
937         atomic_set(&caching_ctl->progress, 0);
938         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL);
939
940         spin_lock(&cache->lock);
941         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
942                 kfree(caching_ctl);
943
944                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
945                 if (caching_ctl)
946                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
947                 spin_unlock(&cache->lock);
948                 goto out;
949         }
950         WARN_ON(cache->caching_ctl);
951         cache->caching_ctl = caching_ctl;
952         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
953         spin_unlock(&cache->lock);
954
955         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
956         refcount_inc(&caching_ctl->count);
957         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
958         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
959
960         btrfs_get_block_group(cache);
961
962         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
963 out:
964         if (wait && caching_ctl)
965                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
966         if (caching_ctl)
967                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
968
969         return ret;
970 }
971
972 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
973 {
974         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
975                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
976
977         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
978         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
979                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
980         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
981                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
982         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
983                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
984         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
985 }
986
987 /*
988  * Clear incompat bits for the following feature(s):
989  *
990  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
991  *            in the whole filesystem
992  *
993  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
994  */
995 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
996 {
997         bool found_raid56 = false;
998         bool found_raid1c34 = false;
999
1000         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
1001             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
1002             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
1003                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
1004                 struct btrfs_space_info *sinfo;
1005
1006                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
1007                         down_read(&sinfo->groups_sem);
1008                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
1009                                 found_raid56 = true;
1010                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
1011                                 found_raid56 = true;
1012                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
1013                                 found_raid1c34 = true;
1014                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
1015                                 found_raid1c34 = true;
1016                         up_read(&sinfo->groups_sem);
1017                 }
1018                 if (!found_raid56)
1019                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
1020                 if (!found_raid1c34)
1021                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
1022         }
1023 }
1024
1025 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1026                                    struct btrfs_path *path,
1027                                    struct btrfs_block_group *block_group)
1028 {
1029         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1030         struct btrfs_root *root;
1031         struct btrfs_key key;
1032         int ret;
1033
1034         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1035         key.objectid = block_group->start;
1036         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
1037         key.offset = block_group->length;
1038
1039         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1040         if (ret > 0)
1041                 ret = -ENOENT;
1042         if (ret < 0)
1043                 return ret;
1044
1045         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1046         return ret;
1047 }
1048
1049 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
1050                              struct btrfs_chunk_map *map)
1051 {
1052         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1053         struct btrfs_path *path;
1054         struct btrfs_block_group *block_group;
1055         struct btrfs_free_cluster *cluster;
1056         struct inode *inode;
1057         struct kobject *kobj = NULL;
1058         int ret;
1059         int index;
1060         int factor;
1061         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
1062         bool remove_map;
1063         bool remove_rsv = false;
1064
1065         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
1066         if (!block_group)
1067                 return -ENOENT;
1068
1069         BUG_ON(!block_group->ro);
1070
1071         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
1072         /*
1073          * Free the reserved super bytes from this block group before
1074          * remove it.
1075          */
1076         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
1077         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
1078                                   block_group->length);
1079
1080         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
1081         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
1082
1083         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
1084         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
1085         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1086         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1087         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1088
1089         /*
1090          * make sure this block group isn't part of a metadata
1091          * allocation cluster
1092          */
1093         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
1094         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1095         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1096         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1097
1098         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
1099         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
1100
1101         path = btrfs_alloc_path();
1102         if (!path) {
1103                 ret = -ENOMEM;
1104                 goto out;
1105         }
1106
1107         /*
1108          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
1109          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
1110          */
1111         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
1112
1113         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1114         /*
1115          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
1116          * free space inode
1117          */
1118         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1119         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
1120                 list_del_init(&block_group->io_list);
1121
1122                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
1123
1124                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1125                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
1126                 btrfs_put_block_group(block_group);
1127                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1128         }
1129
1130         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
1131                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
1132                 remove_rsv = true;
1133                 btrfs_put_block_group(block_group);
1134         }
1135         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1136         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1137
1138         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
1139         if (ret)
1140                 goto out;
1141
1142         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1143         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
1144                         &fs_info->block_group_cache_tree);
1145         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
1146
1147         /* Once for the block groups rbtree */
1148         btrfs_put_block_group(block_group);
1149
1150         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1151
1152         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1153         /*
1154          * we must use list_del_init so people can check to see if they
1155          * are still on the list after taking the semaphore
1156          */
1157         list_del_init(&block_group->list);
1158         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
1159                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
1160                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
1161                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
1162         }
1163         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1164         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
1165         if (kobj) {
1166                 kobject_del(kobj);
1167                 kobject_put(kobj);
1168         }
1169
1170         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
1171                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
1172
1173         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1174         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
1175         if (!caching_ctl) {
1176                 struct btrfs_caching_control *ctl;
1177
1178                 list_for_each_entry(ctl, &fs_info->caching_block_groups, list) {
1179                         if (ctl->block_group == block_group) {
1180                                 caching_ctl = ctl;
1181                                 refcount_inc(&caching_ctl->count);
1182                                 break;
1183                         }
1184                 }
1185         }
1186         if (caching_ctl)
1187                 list_del_init(&caching_ctl->list);
1188         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1189
1190         if (caching_ctl) {
1191                 /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1192                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1193                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1194         }
1195
1196         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1197         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1198         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1199         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1200
1201         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1202
1203         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1204         list_del_init(&block_group->ro_list);
1205
1206         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1207                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1208                         < block_group->length);
1209                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1210                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1211                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1212                         < block_group->zone_unusable);
1213                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1214                         < block_group->length * factor);
1215         }
1216         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1217         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1218                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1219         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1220                 block_group->zone_unusable;
1221         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1222
1223         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1224
1225         /*
1226          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1227          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1228          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1229          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1230          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1231          * the block group's extent map before the task calling this function
1232          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1233          * another task to attempt to create another block group with the same
1234          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1235          */
1236         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1237         if (ret)
1238                 goto out;
1239
1240         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1241         if (ret < 0)
1242                 goto out;
1243
1244         spin_lock(&block_group->lock);
1245         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags);
1246
1247         /*
1248          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1249          * because we removed the block group from the rbtree
1250          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1251          * even if someone already got this block group before we removed it
1252          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1253          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1254          * entries because we already removed them all when we called
1255          * btrfs_remove_free_space_cache().
1256          *
1257          * And we must not remove the chunk map from the fs_info->mapping_tree
1258          * to prevent the same logical address range and physical device space
1259          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1260          * avoid races with trimming and scrub.
1261          *
1262          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1263          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1264          * currently running transaction might finish and a new one start,
1265          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1266          * physical device locations unless we take this special care.
1267          *
1268          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1269          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1270          * in place until the extents have been discarded completely when
1271          * the transaction commit has completed.
1272          */
1273         remove_map = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1274         spin_unlock(&block_group->lock);
1275
1276         if (remove_map)
1277                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
1278
1279 out:
1280         /* Once for the lookup reference */
1281         btrfs_put_block_group(block_group);
1282         if (remove_rsv)
1283                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
1284         btrfs_free_path(path);
1285         return ret;
1286 }
1287
1288 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1289                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1290 {
1291         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1292         struct btrfs_chunk_map *map;
1293         unsigned int num_items;
1294
1295         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
1296         ASSERT(map != NULL);
1297         ASSERT(map->start == chunk_offset);
1298
1299         /*
1300          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1301          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1302          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1303          *
1304          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1305          * of tree roots).
1306          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1307          * tree).
1308          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1309          * roots).
1310          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1311          * stripe (located in the device tree).
1312          *
1313          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1314          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1315          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1316          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1317          */
1318         num_items = 3 + map->num_stripes;
1319         btrfs_free_chunk_map(map);
1320
1321         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1326  * group @cache.
1327  *
1328  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1329  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1330  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1331  * without checking free space.
1332  *
1333  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1334  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1335  * not this function.
1336  */
1337 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1338 {
1339         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1340         u64 num_bytes;
1341         int ret = -ENOSPC;
1342
1343         spin_lock(&sinfo->lock);
1344         spin_lock(&cache->lock);
1345
1346         if (cache->swap_extents) {
1347                 ret = -ETXTBSY;
1348                 goto out;
1349         }
1350
1351         if (cache->ro) {
1352                 cache->ro++;
1353                 ret = 0;
1354                 goto out;
1355         }
1356
1357         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1358                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1359
1360         /*
1361          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1362          * check of left over space in how much we have allocated.
1363          */
1364         if (force) {
1365                 ret = 0;
1366         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1367                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1368
1369                 /*
1370                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1371                  * free space as buffer.
1372                  */
1373                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1374                         ret = 0;
1375         } else {
1376                 /*
1377                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1378                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1379                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1380                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1381                  */
1382                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1383                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1384                         ret = 0;
1385         }
1386
1387         if (!ret) {
1388                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1389                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1390                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1391                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1392                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1393                         cache->zone_unusable = 0;
1394                 }
1395                 cache->ro++;
1396                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1397         }
1398 out:
1399         spin_unlock(&cache->lock);
1400         spin_unlock(&sinfo->lock);
1401         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1402                 btrfs_info(cache->fs_info,
1403                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1404                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1405         }
1406         return ret;
1407 }
1408
1409 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1410                                  struct btrfs_block_group *bg)
1411 {
1412         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1413         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1414         const u64 start = bg->start;
1415         const u64 end = start + bg->length - 1;
1416         int ret;
1417
1418         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1419         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1420                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1421                                              struct btrfs_transaction, list);
1422                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1423         }
1424         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1425
1426         /*
1427          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1428          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1429          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1430          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1431          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1432          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1433          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1434          * it, leading to an error at unpin_extent_range().
1435          */
1436         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1437         if (prev_trans) {
1438                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1439                                         EXTENT_DIRTY);
1440                 if (ret)
1441                         goto out;
1442         }
1443
1444         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1445                                 EXTENT_DIRTY);
1446 out:
1447         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1448         if (prev_trans)
1449                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1450
1451         return ret == 0;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1456  * space inside of them.
1457  */
1458 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1459 {
1460         LIST_HEAD(retry_list);
1461         struct btrfs_block_group *block_group;
1462         struct btrfs_space_info *space_info;
1463         struct btrfs_trans_handle *trans;
1464         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1465         int ret = 0;
1466
1467         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1468                 return;
1469
1470         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1471                 return;
1472
1473         /*
1474          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1475          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1476          */
1477         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1478                 return;
1479
1480         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1481         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1482                 u64 used;
1483                 int trimming;
1484
1485                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1486                                                struct btrfs_block_group,
1487                                                bg_list);
1488                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1489
1490                 space_info = block_group->space_info;
1491
1492                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1493                         btrfs_put_block_group(block_group);
1494                         continue;
1495                 }
1496                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1497
1498                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1499
1500                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1501                 down_write(&space_info->groups_sem);
1502
1503                 /*
1504                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1505                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1506                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1507                  */
1508                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1509                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1510                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1511                         up_write(&space_info->groups_sem);
1512                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1513                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1514                                                  block_group);
1515                         goto next;
1516                 }
1517
1518                 spin_lock(&space_info->lock);
1519                 spin_lock(&block_group->lock);
1520                 if (btrfs_is_block_group_used(block_group) || block_group->ro ||
1521                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1522                         /*
1523                          * We want to bail if we made new allocations or have
1524                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1525                          * the ro check in case balance is currently acting on
1526                          * this block group.
1527                          *
1528                          * Also bail out if this is the only block group for its
1529                          * type, because otherwise we would lose profile
1530                          * information from fs_info->avail_*_alloc_bits and the
1531                          * next block group of this type would be created with a
1532                          * "single" profile (even if we're in a raid fs) because
1533                          * fs_info->avail_*_alloc_bits would be 0.
1534                          */
1535                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1536                         spin_unlock(&block_group->lock);
1537                         spin_unlock(&space_info->lock);
1538                         up_write(&space_info->groups_sem);
1539                         goto next;
1540                 }
1541
1542                 /*
1543                  * The block group may be unused but there may be space reserved
1544                  * accounting with the existence of that block group, that is,
1545                  * space_info->bytes_may_use was incremented by a task but no
1546                  * space was yet allocated from the block group by the task.
1547                  * That space may or may not be allocated, as we are generally
1548                  * pessimistic about space reservation for metadata as well as
1549                  * for data when using compression (as we reserve space based on
1550                  * the worst case, when data can't be compressed, and before
1551                  * actually attempting compression, before starting writeback).
1552                  *
1553                  * So check if the total space of the space_info minus the size
1554                  * of this block group is less than the used space of the
1555                  * space_info - if that's the case, then it means we have tasks
1556                  * that might be relying on the block group in order to allocate
1557                  * extents, and add back the block group to the unused list when
1558                  * we finish, so that we retry later in case no tasks ended up
1559                  * needing to allocate extents from the block group.
1560                  */
1561                 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);
1562                 if (space_info->total_bytes - block_group->length < used &&
1563                     block_group->zone_unusable < block_group->length) {
1564                         /*
1565                          * Add a reference for the list, compensate for the ref
1566                          * drop under the "next" label for the
1567                          * fs_info->unused_bgs list.
1568                          */
1569                         btrfs_get_block_group(block_group);
1570                         list_add_tail(&block_group->bg_list, &retry_list);
1571
1572                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1573                         spin_unlock(&block_group->lock);
1574                         spin_unlock(&space_info->lock);
1575                         up_write(&space_info->groups_sem);
1576                         goto next;
1577                 }
1578
1579                 spin_unlock(&block_group->lock);
1580                 spin_unlock(&space_info->lock);
1581
1582                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1583                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1584                 up_write(&space_info->groups_sem);
1585                 if (ret < 0) {
1586                         ret = 0;
1587                         goto next;
1588                 }
1589
1590                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1591                 if (ret < 0) {
1592                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1593                         if (ret == -EAGAIN)
1594                                 ret = 0;
1595                         goto next;
1596                 }
1597
1598                 /*
1599                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1600                  * properly if we fail to join the transaction.
1601                  */
1602                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1603                                                      block_group->start);
1604                 if (IS_ERR(trans)) {
1605                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1606                         ret = PTR_ERR(trans);
1607                         goto next;
1608                 }
1609
1610                 /*
1611                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1612                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1613                  */
1614                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1615                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1616                         goto end_trans;
1617                 }
1618
1619                 /*
1620                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1621                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1622                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1623                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1624                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1625                  */
1626                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1627                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1628                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1629                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1630                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1631                                                  block_group);
1632                         goto end_trans;
1633                 }
1634                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1635
1636                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1637                 spin_lock(&space_info->lock);
1638                 spin_lock(&block_group->lock);
1639
1640                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1641                                                      -block_group->pinned);
1642                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1643                 block_group->pinned = 0;
1644
1645                 spin_unlock(&block_group->lock);
1646                 spin_unlock(&space_info->lock);
1647
1648                 /*
1649                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1650                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1651                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1652                  * before coming down the unused block group path as trimming
1653                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1654                  */
1655                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1656                         goto flip_async;
1657
1658                 /*
1659                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1660                  * need to reset sequential-required zones.
1661                  */
1662                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1663                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1664
1665                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1666                 if (trimming)
1667                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1668
1669                 /*
1670                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1671                  * horribly wrong.
1672                  */
1673                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1674
1675                 if (ret) {
1676                         if (trimming)
1677                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1678                         goto end_trans;
1679                 }
1680
1681                 /*
1682                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1683                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1684                  * until transaction commit to do the actual discard.
1685                  */
1686                 if (trimming) {
1687                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1688                         /*
1689                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1690                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1691                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1692                          */
1693                         list_move(&block_group->bg_list,
1694                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1695                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1696                         btrfs_get_block_group(block_group);
1697                 }
1698 end_trans:
1699                 btrfs_end_transaction(trans);
1700 next:
1701                 btrfs_put_block_group(block_group);
1702                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1703         }
1704         list_splice_tail(&retry_list, &fs_info->unused_bgs);
1705         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1706         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1707         return;
1708
1709 flip_async:
1710         btrfs_end_transaction(trans);
1711         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1712         list_splice_tail(&retry_list, &fs_info->unused_bgs);
1713         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1714         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1715         btrfs_put_block_group(block_group);
1716         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1717 }
1718
1719 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1720 {
1721         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1722
1723         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1724         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1725                 btrfs_get_block_group(bg);
1726                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1727                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1728         } else if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &bg->runtime_flags)) {
1729                 /* Pull out the block group from the reclaim_bgs list. */
1730                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1731                 list_move_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1732         }
1733         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1734 }
1735
1736 /*
1737  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1738  * of the list, so they will get reclaimed first.
1739  */
1740 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1741                            const struct list_head *b)
1742 {
1743         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1744
1745         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1746         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1747
1748         return bg1->used > bg2->used;
1749 }
1750
1751 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1752 {
1753         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1754                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1755         return true;
1756 }
1757
1758 static bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg, u64 bytes_freed)
1759 {
1760         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
1761         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
1762         const u64 new_val = bg->used;
1763         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
1764         u64 thresh;
1765
1766         if (reclaim_thresh == 0)
1767                 return false;
1768
1769         thresh = mult_perc(bg->length, reclaim_thresh);
1770
1771         /*
1772          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
1773          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
1774          */
1775         if (old_val < thresh)
1776                 return false;
1777         if (new_val >= thresh)
1778                 return false;
1779         return true;
1780 }
1781
1782 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1783 {
1784         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1785                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1786         struct btrfs_block_group *bg;
1787         struct btrfs_space_info *space_info;
1788
1789         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1790                 return;
1791
1792         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1793                 return;
1794
1795         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1796                 return;
1797
1798         sb_start_write(fs_info->sb);
1799
1800         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1801                 sb_end_write(fs_info->sb);
1802                 return;
1803         }
1804
1805         /*
1806          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1807          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1808          */
1809         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1810                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1811                 sb_end_write(fs_info->sb);
1812                 return;
1813         }
1814
1815         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1816         /*
1817          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1818          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1819          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1820          */
1821         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1822         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1823                 u64 zone_unusable;
1824                 int ret = 0;
1825
1826                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1827                                       struct btrfs_block_group,
1828                                       bg_list);
1829                 list_del_init(&bg->bg_list);
1830
1831                 space_info = bg->space_info;
1832                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1833
1834                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1835                 down_write(&space_info->groups_sem);
1836
1837                 spin_lock(&bg->lock);
1838                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1839                         /*
1840                          * We want to bail if we made new allocations or have
1841                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1842                          * the ro check in case balance is currently acting on
1843                          * this block group.
1844                          */
1845                         spin_unlock(&bg->lock);
1846                         up_write(&space_info->groups_sem);
1847                         goto next;
1848                 }
1849                 if (bg->used == 0) {
1850                         /*
1851                          * It is possible that we trigger relocation on a block
1852                          * group as its extents are deleted and it first goes
1853                          * below the threshold, then shortly after goes empty.
1854                          *
1855                          * In this case, relocating it does delete it, but has
1856                          * some overhead in relocation specific metadata, looking
1857                          * for the non-existent extents and running some extra
1858                          * transactions, which we can avoid by using one of the
1859                          * other mechanisms for dealing with empty block groups.
1860                          */
1861                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1862                                 btrfs_mark_bg_unused(bg);
1863                         spin_unlock(&bg->lock);
1864                         up_write(&space_info->groups_sem);
1865                         goto next;
1866
1867                 }
1868                 /*
1869                  * The block group might no longer meet the reclaim condition by
1870                  * the time we get around to reclaiming it, so to avoid
1871                  * reclaiming overly full block_groups, skip reclaiming them.
1872                  *
1873                  * Since the decision making process also depends on the amount
1874                  * being freed, pass in a fake giant value to skip that extra
1875                  * check, which is more meaningful when adding to the list in
1876                  * the first place.
1877                  */
1878                 if (!should_reclaim_block_group(bg, bg->length)) {
1879                         spin_unlock(&bg->lock);
1880                         up_write(&space_info->groups_sem);
1881                         goto next;
1882                 }
1883                 spin_unlock(&bg->lock);
1884
1885                 /*
1886                  * Get out fast, in case we're read-only or unmounting the
1887                  * filesystem. It is OK to drop block groups from the list even
1888                  * for the read-only case. As we did sb_start_write(),
1889                  * "mount -o remount,ro" won't happen and read-only filesystem
1890                  * means it is forced read-only due to a fatal error. So, it
1891                  * never gets back to read-write to let us reclaim again.
1892                  */
1893                 if (btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info)) {
1894                         up_write(&space_info->groups_sem);
1895                         goto next;
1896                 }
1897
1898                 /*
1899                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1900                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1901                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1902                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1903                  */
1904                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1905                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1906                 up_write(&space_info->groups_sem);
1907                 if (ret < 0)
1908                         goto next;
1909
1910                 btrfs_info(fs_info,
1911                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1912                                 bg->start,
1913                                 div64_u64(bg->used * 100, bg->length),
1914                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1915                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1916                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1917                 if (ret) {
1918                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1919                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1920                                   bg->start);
1921                 }
1922
1923 next:
1924                 if (ret)
1925                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(bg);
1926                 btrfs_put_block_group(bg);
1927
1928                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1929                 /*
1930                  * Reclaiming all the block groups in the list can take really
1931                  * long.  Prioritize cleaning up unused block groups.
1932                  */
1933                 btrfs_delete_unused_bgs(fs_info);
1934                 /*
1935                  * If we are interrupted by a balance, we can just bail out. The
1936                  * cleaner thread restart again if necessary.
1937                  */
1938                 if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1939                         goto end;
1940                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1941         }
1942         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1943         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1944 end:
1945         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1946         sb_end_write(fs_info->sb);
1947 }
1948
1949 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1950 {
1951         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1952         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1953                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1954         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1955 }
1956
1957 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1958 {
1959         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1960
1961         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1962         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1963                 btrfs_get_block_group(bg);
1964                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1965                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1966         }
1967         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1968 }
1969
1970 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1971                            struct btrfs_path *path)
1972 {
1973         struct btrfs_chunk_map *map;
1974         struct btrfs_block_group_item bg;
1975         struct extent_buffer *leaf;
1976         int slot;
1977         u64 flags;
1978         int ret = 0;
1979
1980         slot = path->slots[0];
1981         leaf = path->nodes[0];
1982
1983         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, key->objectid, key->offset);
1984         if (!map) {
1985                 btrfs_err(fs_info,
1986                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1987                           key->objectid, key->offset);
1988                 return -ENOENT;
1989         }
1990
1991         if (map->start != key->objectid || map->chunk_len != key->offset) {
1992                 btrfs_err(fs_info,
1993                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1994                           key->objectid, key->offset, map->start, map->chunk_len);
1995                 ret = -EUCLEAN;
1996                 goto out_free_map;
1997         }
1998
1999         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2000                            sizeof(bg));
2001         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
2002                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
2003
2004         if (flags != (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2005                 btrfs_err(fs_info,
2006 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
2007                           key->objectid, key->offset, flags,
2008                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & map->type));
2009                 ret = -EUCLEAN;
2010         }
2011
2012 out_free_map:
2013         btrfs_free_chunk_map(map);
2014         return ret;
2015 }
2016
2017 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2018                                   struct btrfs_path *path,
2019                                   struct btrfs_key *key)
2020 {
2021         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2022         int ret;
2023         struct btrfs_key found_key;
2024
2025         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
2026                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
2027                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
2028                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
2029                 }
2030         }
2031         return ret;
2032 }
2033
2034 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
2035 {
2036         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
2037                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
2038
2039         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
2040         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
2041                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
2042         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
2043                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
2044         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
2045                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
2046         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
2047 }
2048
2049 /*
2050  * Map a physical disk address to a list of logical addresses.
2051  *
2052  * @fs_info:       the filesystem
2053  * @chunk_start:   logical address of block group
2054  * @physical:      physical address to map to logical addresses
2055  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
2056  * @naddrs:        length of @logical
2057  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
2058  *
2059  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
2060  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
2061  * block copies.
2062  */
2063 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
2064                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len)
2065 {
2066         struct btrfs_chunk_map *map;
2067         u64 *buf;
2068         u64 bytenr;
2069         u64 data_stripe_length;
2070         u64 io_stripe_size;
2071         int i, nr = 0;
2072         int ret = 0;
2073
2074         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
2075         if (IS_ERR(map))
2076                 return -EIO;
2077
2078         data_stripe_length = map->stripe_size;
2079         io_stripe_size = BTRFS_STRIPE_LEN;
2080         chunk_start = map->start;
2081
2082         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
2083         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
2084                 io_stripe_size = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
2085
2086         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
2087         if (!buf) {
2088                 ret = -ENOMEM;
2089                 goto out;
2090         }
2091
2092         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2093                 bool already_inserted = false;
2094                 u32 stripe_nr;
2095                 u32 offset;
2096                 int j;
2097
2098                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
2099                               data_stripe_length))
2100                         continue;
2101
2102                 stripe_nr = (physical - map->stripes[i].physical) >>
2103                             BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
2104                 offset = (physical - map->stripes[i].physical) &
2105                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
2106
2107                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
2108                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10))
2109                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr * map->num_stripes + i,
2110                                             map->sub_stripes);
2111                 /*
2112                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
2113                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
2114                  * instead of map->stripe_len
2115                  */
2116                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
2117
2118                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
2119                 for (j = 0; j < nr; j++) {
2120                         if (buf[j] == bytenr) {
2121                                 already_inserted = true;
2122                                 break;
2123                         }
2124                 }
2125
2126                 if (!already_inserted)
2127                         buf[nr++] = bytenr;
2128         }
2129
2130         *logical = buf;
2131         *naddrs = nr;
2132         *stripe_len = io_stripe_size;
2133 out:
2134         btrfs_free_chunk_map(map);
2135         return ret;
2136 }
2137
2138 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
2139 {
2140         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2141         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
2142         u64 bytenr;
2143         u64 *logical;
2144         int stripe_len;
2145         int i, nr, ret;
2146
2147         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
2148                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
2149                 cache->bytes_super += stripe_len;
2150                 ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, cache->start,
2151                                      cache->start + stripe_len - 1,
2152                                      EXTENT_UPTODATE, NULL);
2153                 if (ret)
2154                         return ret;
2155         }
2156
2157         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
2158                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
2159                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start,
2160                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
2161                 if (ret)
2162                         return ret;
2163
2164                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
2165                 if (zoned && nr) {
2166                         kfree(logical);
2167                         btrfs_err(fs_info,
2168                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
2169                                   cache->start);
2170                         return -EUCLEAN;
2171                 }
2172
2173                 while (nr--) {
2174                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
2175                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
2176
2177                         cache->bytes_super += len;
2178                         ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, logical[nr],
2179                                              logical[nr] + len - 1,
2180                                              EXTENT_UPTODATE, NULL);
2181                         if (ret) {
2182                                 kfree(logical);
2183                                 return ret;
2184                         }
2185                 }
2186
2187                 kfree(logical);
2188         }
2189         return 0;
2190 }
2191
2192 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
2193                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
2194 {
2195         struct btrfs_block_group *cache;
2196
2197         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
2198         if (!cache)
2199                 return NULL;
2200
2201         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
2202                                         GFP_NOFS);
2203         if (!cache->free_space_ctl) {
2204                 kfree(cache);
2205                 return NULL;
2206         }
2207
2208         cache->start = start;
2209
2210         cache->fs_info = fs_info;
2211         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
2212
2213         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
2214
2215         refcount_set(&cache->refs, 1);
2216         spin_lock_init(&cache->lock);
2217         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
2218         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
2219         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
2220         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
2221         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
2222         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
2223         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
2224         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
2225         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
2226         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
2227         atomic_set(&cache->frozen, 0);
2228         mutex_init(&cache->free_space_lock);
2229
2230         return cache;
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
2235  * group
2236  */
2237 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2238 {
2239         u64 start = 0;
2240         int ret = 0;
2241
2242         while (1) {
2243                 struct btrfs_chunk_map *map;
2244                 struct btrfs_block_group *bg;
2245
2246                 /*
2247                  * btrfs_find_chunk_map() will return the first chunk map
2248                  * intersecting the range, so setting @length to 1 is enough to
2249                  * get the first chunk.
2250                  */
2251                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, start, 1);
2252                 if (!map)
2253                         break;
2254
2255                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
2256                 if (!bg) {
2257                         btrfs_err(fs_info,
2258         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
2259                                      map->start, map->chunk_len);
2260                         ret = -EUCLEAN;
2261                         btrfs_free_chunk_map(map);
2262                         break;
2263                 }
2264                 if (bg->start != map->start || bg->length != map->chunk_len ||
2265                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
2266                     (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2267                         btrfs_err(fs_info,
2268 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
2269                                 map->start, map->chunk_len,
2270                                 map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
2271                                 bg->start, bg->length,
2272                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
2273                         ret = -EUCLEAN;
2274                         btrfs_free_chunk_map(map);
2275                         btrfs_put_block_group(bg);
2276                         break;
2277                 }
2278                 start = map->start + map->chunk_len;
2279                 btrfs_free_chunk_map(map);
2280                 btrfs_put_block_group(bg);
2281         }
2282         return ret;
2283 }
2284
2285 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2286                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2287                                 const struct btrfs_key *key,
2288                                 int need_clear)
2289 {
2290         struct btrfs_block_group *cache;
2291         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2292         int ret;
2293
2294         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2295
2296         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2297         if (!cache)
2298                 return -ENOMEM;
2299
2300         cache->length = key->offset;
2301         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2302         cache->commit_used = cache->used;
2303         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2304         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2305
2306         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2307
2308         if (need_clear) {
2309                 /*
2310                  * When we mount with old space cache, we need to
2311                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2312                  *
2313                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2314                  *    truncate the old free space cache inode and
2315                  *    setup a new one.
2316                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2317                  *    the new space cache info onto disk.
2318                  */
2319                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2320                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2321         }
2322         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2323             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2324                         btrfs_err(info,
2325 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2326                                   cache->start);
2327                         ret = -EINVAL;
2328                         goto error;
2329         }
2330
2331         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2332         if (ret) {
2333                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2334                           cache->start);
2335                 goto error;
2336         }
2337
2338         /*
2339          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2340          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2341          * than we actually do.
2342          */
2343         ret = exclude_super_stripes(cache);
2344         if (ret) {
2345                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2346                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2347                 goto error;
2348         }
2349
2350         /*
2351          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2352          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2353          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2354          * zone_unusable space.
2355          *
2356          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2357          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2358          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2359          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2360          * in the full case.
2361          */
2362         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2363                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2364                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2365                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2366         } else if (cache->length == cache->used) {
2367                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2368                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2369         } else if (cache->used == 0) {
2370                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2371                 ret = btrfs_add_new_free_space(cache, cache->start,
2372                                                cache->start + cache->length, NULL);
2373                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2374                 if (ret)
2375                         goto error;
2376         }
2377
2378         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2379         if (ret) {
2380                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2381                 goto error;
2382         }
2383         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2384         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2385
2386         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2387         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2388                 if (cache->used == 0) {
2389                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2390                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2391                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2392                         else
2393                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2394                 }
2395         } else {
2396                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2397         }
2398
2399         return 0;
2400 error:
2401         btrfs_put_block_group(cache);
2402         return ret;
2403 }
2404
2405 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2406 {
2407         struct rb_node *node;
2408         int ret = 0;
2409
2410         for (node = rb_first_cached(&fs_info->mapping_tree); node; node = rb_next(node)) {
2411                 struct btrfs_chunk_map *map;
2412                 struct btrfs_block_group *bg;
2413
2414                 map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
2415                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, map->start);
2416                 if (!bg) {
2417                         ret = -ENOMEM;
2418                         break;
2419                 }
2420
2421                 /* Fill dummy cache as FULL */
2422                 bg->length = map->chunk_len;
2423                 bg->flags = map->type;
2424                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2425                 bg->used = map->chunk_len;
2426                 bg->flags = map->type;
2427                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2428                 /*
2429                  * We may have some valid block group cache added already, in
2430                  * that case we skip to the next one.
2431                  */
2432                 if (ret == -EEXIST) {
2433                         ret = 0;
2434                         btrfs_put_block_group(bg);
2435                         continue;
2436                 }
2437
2438                 if (ret) {
2439                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2440                         btrfs_put_block_group(bg);
2441                         break;
2442                 }
2443
2444                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2445
2446                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2447         }
2448         if (!ret)
2449                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2450         return ret;
2451 }
2452
2453 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2454 {
2455         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2456         struct btrfs_path *path;
2457         int ret;
2458         struct btrfs_block_group *cache;
2459         struct btrfs_space_info *space_info;
2460         struct btrfs_key key;
2461         int need_clear = 0;
2462         u64 cache_gen;
2463
2464         /*
2465          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2466          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2467          * need to waste time searching block group items.
2468          *
2469          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2470          * no need for a full incompat flag.
2471          */
2472         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2473                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2474                 return fill_dummy_bgs(info);
2475
2476         key.objectid = 0;
2477         key.offset = 0;
2478         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2479         path = btrfs_alloc_path();
2480         if (!path)
2481                 return -ENOMEM;
2482
2483         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2484         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2485             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2486                 need_clear = 1;
2487         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2488                 need_clear = 1;
2489
2490         while (1) {
2491                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2492                 struct extent_buffer *leaf;
2493                 int slot;
2494
2495                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2496                 if (ret > 0)
2497                         break;
2498                 if (ret != 0)
2499                         goto error;
2500
2501                 leaf = path->nodes[0];
2502                 slot = path->slots[0];
2503
2504                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2505                                    sizeof(bgi));
2506
2507                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2508                 btrfs_release_path(path);
2509                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2510                 if (ret < 0)
2511                         goto error;
2512                 key.objectid += key.offset;
2513                 key.offset = 0;
2514         }
2515         btrfs_release_path(path);
2516
2517         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2518                 int i;
2519
2520                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2521                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2522                                 continue;
2523                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2524                                                  struct btrfs_block_group,
2525                                                  list);
2526                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2527                 }
2528
2529                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2530                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2531                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2532                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2533                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2534                         continue;
2535                 /*
2536                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2537                  * mirrored block groups.
2538                  */
2539                 list_for_each_entry(cache,
2540                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2541                                 list)
2542                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2543                 list_for_each_entry(cache,
2544                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2545                                 list)
2546                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2547         }
2548
2549         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2550         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2551 error:
2552         btrfs_free_path(path);
2553         /*
2554          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2555          * rescue=ibadroots mount option.
2556          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2557          * continue to mount and grab their data.
2558          */
2559         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2560                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2561         return ret;
2562 }
2563
2564 /*
2565  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2566  * allocation.
2567  *
2568  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2569  * phases.
2570  */
2571 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2572                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2573 {
2574         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2575         struct btrfs_block_group_item bgi;
2576         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2577         struct btrfs_key key;
2578         u64 old_commit_used;
2579         int ret;
2580
2581         spin_lock(&block_group->lock);
2582         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2583         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2584                                                    block_group->global_root_id);
2585         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2586         old_commit_used = block_group->commit_used;
2587         block_group->commit_used = block_group->used;
2588         key.objectid = block_group->start;
2589         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2590         key.offset = block_group->length;
2591         spin_unlock(&block_group->lock);
2592
2593         ret = btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2594         if (ret < 0) {
2595                 spin_lock(&block_group->lock);
2596                 block_group->commit_used = old_commit_used;
2597                 spin_unlock(&block_group->lock);
2598         }
2599
2600         return ret;
2601 }
2602
2603 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2604                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2605                             u64 start, u64 num_bytes)
2606 {
2607         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2608         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2609         struct btrfs_path *path;
2610         struct btrfs_dev_extent *extent;
2611         struct extent_buffer *leaf;
2612         struct btrfs_key key;
2613         int ret;
2614
2615         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2616         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2617         path = btrfs_alloc_path();
2618         if (!path)
2619                 return -ENOMEM;
2620
2621         key.objectid = device->devid;
2622         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2623         key.offset = start;
2624         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2625         if (ret)
2626                 goto out;
2627
2628         leaf = path->nodes[0];
2629         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2630         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2631         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2632                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2633         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2634
2635         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2636         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2637 out:
2638         btrfs_free_path(path);
2639         return ret;
2640 }
2641
2642 /*
2643  * This function belongs to phase 2.
2644  *
2645  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2646  * phases.
2647  */
2648 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2649                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2650 {
2651         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2652         struct btrfs_device *device;
2653         struct btrfs_chunk_map *map;
2654         u64 dev_offset;
2655         int i;
2656         int ret = 0;
2657
2658         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2659         if (IS_ERR(map))
2660                 return PTR_ERR(map);
2661
2662         /*
2663          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2664          * a device replace operation that replaces the device object associated
2665          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2666          * at any time during that final phase of the device replace operation
2667          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2668          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2669          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2670          */
2671         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2672         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2673                 device = map->stripes[i].dev;
2674                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2675
2676                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2677                                         map->stripe_size);
2678                 if (ret)
2679                         break;
2680         }
2681         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2682
2683         btrfs_free_chunk_map(map);
2684         return ret;
2685 }
2686
2687 /*
2688  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2689  * chunk allocation.
2690  *
2691  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2692  * phases.
2693  */
2694 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2695 {
2696         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2697         struct btrfs_block_group *block_group;
2698         int ret = 0;
2699
2700         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2701                 int index;
2702
2703                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2704                                                struct btrfs_block_group,
2705                                                bg_list);
2706                 if (ret)
2707                         goto next;
2708
2709                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2710
2711                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2712                 if (ret)
2713                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2714                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2715                               &block_group->runtime_flags)) {
2716                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2717                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2718                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2719                         if (ret)
2720                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2721                 }
2722                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2723                                          block_group->length);
2724                 if (ret)
2725                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2726                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2727
2728                 /*
2729                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2730                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2731                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2732                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2733                  */
2734                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2735                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2736
2737                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2738 next:
2739                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2740                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2741                 clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &block_group->runtime_flags);
2742
2743                 /*
2744                  * If the block group is still unused, add it to the list of
2745                  * unused block groups. The block group may have been created in
2746                  * order to satisfy a space reservation, in which case the
2747                  * extent allocation only happens later. But often we don't
2748                  * actually need to allocate space that we previously reserved,
2749                  * so the block group may become unused for a long time. For
2750                  * example for metadata we generally reserve space for a worst
2751                  * possible scenario, but then don't end up allocating all that
2752                  * space or none at all (due to no need to COW, extent buffers
2753                  * were already COWed in the current transaction and still
2754                  * unwritten, tree heights lower than the maximum possible
2755                  * height, etc). For data we generally reserve the axact amount
2756                  * of space we are going to allocate later, the exception is
2757                  * when using compression, as we must reserve space based on the
2758                  * uncompressed data size, because the compression is only done
2759                  * when writeback triggered and we don't know how much space we
2760                  * are actually going to need, so we reserve the uncompressed
2761                  * size because the data may be uncompressible in the worst case.
2762                  */
2763                 if (ret == 0) {
2764                         bool used;
2765
2766                         spin_lock(&block_group->lock);
2767                         used = btrfs_is_block_group_used(block_group);
2768                         spin_unlock(&block_group->lock);
2769
2770                         if (!used)
2771                                 btrfs_mark_bg_unused(block_group);
2772                 }
2773         }
2774         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2775 }
2776
2777 /*
2778  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2779  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2780  */
2781 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2782 {
2783         u64 div = SZ_1G;
2784         u64 index;
2785
2786         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2787                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2788
2789         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2790         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2791                 div = SZ_128M;
2792
2793         offset = div64_u64(offset, div);
2794         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2795         return index;
2796 }
2797
2798 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2799                                                  u64 type,
2800                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2801 {
2802         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2803         struct btrfs_block_group *cache;
2804         int ret;
2805
2806         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2807
2808         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2809         if (!cache)
2810                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2811
2812         /*
2813          * Mark it as new before adding it to the rbtree of block groups or any
2814          * list, so that no other task finds it and calls btrfs_mark_bg_unused()
2815          * before the new flag is set.
2816          */
2817         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &cache->runtime_flags);
2818
2819         cache->length = size;
2820         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2821         cache->flags = type;
2822         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2823         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2824
2825         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2826                 set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEEDS_FREE_SPACE, &cache->runtime_flags);
2827
2828         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2829         if (ret) {
2830                 btrfs_put_block_group(cache);
2831                 return ERR_PTR(ret);
2832         }
2833
2834         ret = exclude_super_stripes(cache);
2835         if (ret) {
2836                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2837                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2838                 btrfs_put_block_group(cache);
2839                 return ERR_PTR(ret);
2840         }
2841
2842         ret = btrfs_add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size, NULL);
2843         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2844         if (ret) {
2845                 btrfs_put_block_group(cache);
2846                 return ERR_PTR(ret);
2847         }
2848
2849         /*
2850          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2851          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2852          * with its ->space_info set.
2853          */
2854         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2855         ASSERT(cache->space_info);
2856
2857         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2858         if (ret) {
2859                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2860                 btrfs_put_block_group(cache);
2861                 return ERR_PTR(ret);
2862         }
2863
2864         /*
2865          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2866          * the rbtree, update the space info's counters.
2867          */
2868         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2869         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2870         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2871
2872 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2873         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2874                 cache->space_info->bytes_used += size >> 1;
2875                 fragment_free_space(cache);
2876         }
2877 #endif
2878
2879         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2880         btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2881
2882         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2883         return cache;
2884 }
2885
2886 /*
2887  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2888  * group.
2889  *
2890  * @cache:              the destination block group
2891  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2892  *                      ensure we still have some free space after marking this
2893  *                      block group RO.
2894  */
2895 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2896                              bool do_chunk_alloc)
2897 {
2898         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2899         struct btrfs_trans_handle *trans;
2900         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2901         u64 alloc_flags;
2902         int ret;
2903         bool dirty_bg_running;
2904
2905         /*
2906          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2907          * mount.
2908          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2909          * Thus here we skip all chunk allocations.
2910          */
2911         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2912                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2913                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2914                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2915                 return ret;
2916         }
2917
2918         do {
2919                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2920                 if (IS_ERR(trans))
2921                         return PTR_ERR(trans);
2922
2923                 dirty_bg_running = false;
2924
2925                 /*
2926                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2927                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2928                  * back off and let this transaction commit.
2929                  */
2930                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2931                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2932                         u64 transid = trans->transid;
2933
2934                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2935                         btrfs_end_transaction(trans);
2936
2937                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2938                         if (ret)
2939                                 return ret;
2940                         dirty_bg_running = true;
2941                 }
2942         } while (dirty_bg_running);
2943
2944         if (do_chunk_alloc) {
2945                 /*
2946                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2947                  * corresponding block group with the new raid level.
2948                  */
2949                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2950                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2951                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2952                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2953                         /*
2954                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2955                          * already allocated at the new raid level to carry on
2956                          */
2957                         if (ret == -ENOSPC)
2958                                 ret = 0;
2959                         if (ret < 0)
2960                                 goto out;
2961                 }
2962         }
2963
2964         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2965         if (!ret)
2966                 goto out;
2967         if (ret == -ETXTBSY)
2968                 goto unlock_out;
2969
2970         /*
2971          * Skip chunk allocation if the bg is SYSTEM, this is to avoid system
2972          * chunk allocation storm to exhaust the system chunk array.  Otherwise
2973          * we still want to try our best to mark the block group read-only.
2974          */
2975         if (!do_chunk_alloc && ret == -ENOSPC &&
2976             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM))
2977                 goto unlock_out;
2978
2979         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2980         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2981         if (ret < 0)
2982                 goto out;
2983         /*
2984          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2985          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2986          */
2987         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2988         if (ret < 0)
2989                 goto out;
2990
2991         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2992         if (ret == -ETXTBSY)
2993                 goto unlock_out;
2994 out:
2995         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2996                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2997                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2998                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2999                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3000         }
3001 unlock_out:
3002         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
3003
3004         btrfs_end_transaction(trans);
3005         return ret;
3006 }
3007
3008 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
3009 {
3010         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
3011         u64 num_bytes;
3012
3013         BUG_ON(!cache->ro);
3014
3015         spin_lock(&sinfo->lock);
3016         spin_lock(&cache->lock);
3017         if (!--cache->ro) {
3018                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
3019                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
3020                         cache->zone_unusable =
3021                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
3022                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
3023                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
3024                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
3025                 }
3026                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
3027                             cache->pinned - cache->bytes_super -
3028                             cache->zone_unusable - cache->used;
3029                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
3030                 list_del_init(&cache->ro_list);
3031         }
3032         spin_unlock(&cache->lock);
3033         spin_unlock(&sinfo->lock);
3034 }
3035
3036 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
3037                                    struct btrfs_path *path,
3038                                    struct btrfs_block_group *cache)
3039 {
3040         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3041         int ret;
3042         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
3043         unsigned long bi;
3044         struct extent_buffer *leaf;
3045         struct btrfs_block_group_item bgi;
3046         struct btrfs_key key;
3047         u64 old_commit_used;
3048         u64 used;
3049
3050         /*
3051          * Block group items update can be triggered out of commit transaction
3052          * critical section, thus we need a consistent view of used bytes.
3053          * We cannot use cache->used directly outside of the spin lock, as it
3054          * may be changed.
3055          */
3056         spin_lock(&cache->lock);
3057         old_commit_used = cache->commit_used;
3058         used = cache->used;
3059         /* No change in used bytes, can safely skip it. */
3060         if (cache->commit_used == used) {
3061                 spin_unlock(&cache->lock);
3062                 return 0;
3063         }
3064         cache->commit_used = used;
3065         spin_unlock(&cache->lock);
3066
3067         key.objectid = cache->start;
3068         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
3069         key.offset = cache->length;
3070
3071         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
3072         if (ret) {
3073                 if (ret > 0)
3074                         ret = -ENOENT;
3075                 goto fail;
3076         }
3077
3078         leaf = path->nodes[0];
3079         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
3080         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, used);
3081         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
3082                                                    cache->global_root_id);
3083         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
3084         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
3085         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
3086 fail:
3087         btrfs_release_path(path);
3088         /*
3089          * We didn't update the block group item, need to revert commit_used
3090          * unless the block group item didn't exist yet - this is to prevent a
3091          * race with a concurrent insertion of the block group item, with
3092          * insert_block_group_item(), that happened just after we attempted to
3093          * update. In that case we would reset commit_used to 0 just after the
3094          * insertion set it to a value greater than 0 - if the block group later
3095          * becomes with 0 used bytes, we would incorrectly skip its update.
3096          */
3097         if (ret < 0 && ret != -ENOENT) {
3098                 spin_lock(&cache->lock);
3099                 cache->commit_used = old_commit_used;
3100                 spin_unlock(&cache->lock);
3101         }
3102         return ret;
3103
3104 }
3105
3106 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
3107                             struct btrfs_trans_handle *trans,
3108                             struct btrfs_path *path)
3109 {
3110         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
3111         struct inode *inode = NULL;
3112         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3113         u64 alloc_hint = 0;
3114         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
3115         u64 cache_size = 0;
3116         int retries = 0;
3117         int ret = 0;
3118
3119         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3120                 return 0;
3121
3122         /*
3123          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
3124          * block group.
3125          */
3126         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
3127                 spin_lock(&block_group->lock);
3128                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
3129                 spin_unlock(&block_group->lock);
3130                 return 0;
3131         }
3132
3133         if (TRANS_ABORTED(trans))
3134                 return 0;
3135 again:
3136         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
3137         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
3138                 ret = PTR_ERR(inode);
3139                 btrfs_release_path(path);
3140                 goto out;
3141         }
3142
3143         if (IS_ERR(inode)) {
3144                 BUG_ON(retries);
3145                 retries++;
3146
3147                 if (block_group->ro)
3148                         goto out_free;
3149
3150                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
3151                 if (ret)
3152                         goto out_free;
3153                 goto again;
3154         }
3155
3156         /*
3157          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
3158          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
3159          * time.
3160          */
3161         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
3162         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
3163         if (ret) {
3164                 /*
3165                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
3166                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
3167                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
3168                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
3169                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
3170                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
3171                  * transaction, this only happens in really bad situations
3172                  * anyway.
3173                  */
3174                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3175                 goto out_put;
3176         }
3177         WARN_ON(ret);
3178
3179         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
3180         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
3181             i_size_read(inode)) {
3182                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3183                 goto out_put;
3184         }
3185
3186         if (i_size_read(inode) > 0) {
3187                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
3188                                         &fs_info->global_block_rsv);
3189                 if (ret)
3190                         goto out_put;
3191
3192                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
3193                 if (ret)
3194                         goto out_put;
3195         }
3196
3197         spin_lock(&block_group->lock);
3198         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
3199             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
3200                 /*
3201                  * don't bother trying to write stuff out _if_
3202                  * a) we're not cached,
3203                  * b) we're with nospace_cache mount option,
3204                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
3205                  */
3206                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
3207                 spin_unlock(&block_group->lock);
3208                 goto out_put;
3209         }
3210         spin_unlock(&block_group->lock);
3211
3212         /*
3213          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
3214          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
3215          */
3216         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
3217                 ret = -ENOSPC;
3218                 goto out_put;
3219         }
3220
3221         /*
3222          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
3223          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
3224          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
3225          * cache.
3226          */
3227         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
3228         if (!cache_size)
3229                 cache_size = 1;
3230
3231         cache_size *= 16;
3232         cache_size *= fs_info->sectorsize;
3233
3234         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
3235                                           cache_size, false);
3236         if (ret)
3237                 goto out_put;
3238
3239         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
3240                                               cache_size, cache_size,
3241                                               &alloc_hint);
3242         /*
3243          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
3244          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
3245          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
3246          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
3247          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
3248          * space the next time around.
3249          */
3250         if (!ret)
3251                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3252         else if (ret == -ENOSPC)
3253                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
3254
3255 out_put:
3256         iput(inode);
3257 out_free:
3258         btrfs_release_path(path);
3259 out:
3260         spin_lock(&block_group->lock);
3261         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
3262                 block_group->cache_generation = trans->transid;
3263         block_group->disk_cache_state = dcs;
3264         spin_unlock(&block_group->lock);
3265
3266         extent_changeset_free(data_reserved);
3267         return ret;
3268 }
3269
3270 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
3271 {
3272         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3273         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
3274         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3275         struct btrfs_path *path;
3276
3277         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
3278             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3279                 return 0;
3280
3281         path = btrfs_alloc_path();
3282         if (!path)
3283                 return -ENOMEM;
3284
3285         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
3286         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
3287                                  dirty_list) {
3288                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
3289                         cache_save_setup(cache, trans, path);
3290         }
3291
3292         btrfs_free_path(path);
3293         return 0;
3294 }
3295
3296 /*
3297  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
3298  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
3299  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
3300  * lot of latency into the commit.
3301  *
3302  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
3303  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
3304  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
3305  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
3306  * join the commit.
3307  */
3308 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3309 {
3310         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3311         struct btrfs_block_group *cache;
3312         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3313         int ret = 0;
3314         int should_put;
3315         struct btrfs_path *path = NULL;
3316         LIST_HEAD(dirty);
3317         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3318         int loops = 0;
3319
3320         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3321         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3322                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3323                 return 0;
3324         }
3325         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3326         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3327
3328 again:
3329         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
3330         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
3331
3332         if (!path) {
3333                 path = btrfs_alloc_path();
3334                 if (!path) {
3335                         ret = -ENOMEM;
3336                         goto out;
3337                 }
3338         }
3339
3340         /*
3341          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
3342          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
3343          * writing out the cache
3344          */
3345         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3346         while (!list_empty(&dirty)) {
3347                 bool drop_reserve = true;
3348
3349                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
3350                                          dirty_list);
3351                 /*
3352                  * This can happen if something re-dirties a block group that
3353                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
3354                  * it all again
3355                  */
3356                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3357                         list_del_init(&cache->io_list);
3358                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3359                         btrfs_put_block_group(cache);
3360                 }
3361
3362
3363                 /*
3364                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3365                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3366                  * we wait.
3367                  *
3368                  * Since we're not running in the commit critical section
3369                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3370                  */
3371                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3372                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3373                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3374
3375                 should_put = 1;
3376
3377                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3378
3379                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3380                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3381                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3382                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3383                                 should_put = 0;
3384
3385                                 /*
3386                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3387                                  * io_list, also refer to the definition of
3388                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3389                                  */
3390                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3391                         } else {
3392                                 /*
3393                                  * If we failed to write the cache, the
3394                                  * generation will be bad and life goes on
3395                                  */
3396                                 ret = 0;
3397                         }
3398                 }
3399                 if (!ret) {
3400                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3401                         /*
3402                          * Our block group might still be attached to the list
3403                          * of new block groups in the transaction handle of some
3404                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3405                          * means its block group item isn't yet in the extent
3406                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3407                          * try again later in the critical section of the
3408                          * transaction commit.
3409                          */
3410                         if (ret == -ENOENT) {
3411                                 ret = 0;
3412                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3413                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3414                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3415                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3416                                         btrfs_get_block_group(cache);
3417                                         drop_reserve = false;
3418                                 }
3419                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3420                         } else if (ret) {
3421                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3422                         }
3423                 }
3424
3425                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3426                 if (should_put)
3427                         btrfs_put_block_group(cache);
3428                 if (drop_reserve)
3429                         btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3430                 /*
3431                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3432                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3433                  * removed.
3434                  */
3435                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3436                 if (ret)
3437                         goto out;
3438                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3439         }
3440         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3441
3442         /*
3443          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3444          * and then loop back (just once)
3445          */
3446         if (!ret)
3447                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3448         if (!ret && loops == 0) {
3449                 loops++;
3450                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3451                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3452                 /*
3453                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3454                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3455                  */
3456                 if (!list_empty(&dirty)) {
3457                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3458                         goto again;
3459                 }
3460                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3461         }
3462 out:
3463         if (ret < 0) {
3464                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3465                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3466                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3467                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3468         }
3469
3470         btrfs_free_path(path);
3471         return ret;
3472 }
3473
3474 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3475 {
3476         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3477         struct btrfs_block_group *cache;
3478         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3479         int ret = 0;
3480         int should_put;
3481         struct btrfs_path *path;
3482         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3483
3484         path = btrfs_alloc_path();
3485         if (!path)
3486                 return -ENOMEM;
3487
3488         /*
3489          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3490          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3491          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3492          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3493          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3494          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3495          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3496          * caches is triggered by an earlier call to
3497          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3498          * loop.
3499          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3500          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3501          * in one shot.
3502          */
3503         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3504         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3505                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3506                                          struct btrfs_block_group,
3507                                          dirty_list);
3508
3509                 /*
3510                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3511                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3512                  * then do it all again
3513                  */
3514                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3515                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3516                         list_del_init(&cache->io_list);
3517                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3518                         btrfs_put_block_group(cache);
3519                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3520                 }
3521
3522                 /*
3523                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3524                  * any pending IO
3525                  */
3526                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3527                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3528                 should_put = 1;
3529
3530                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3531
3532                 if (!ret)
3533                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, U64_MAX);
3534
3535                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3536                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3537                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3538                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3539                                 should_put = 0;
3540                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3541                         } else {
3542                                 /*
3543                                  * If we failed to write the cache, the
3544                                  * generation will be bad and life goes on
3545                                  */
3546                                 ret = 0;
3547                         }
3548                 }
3549                 if (!ret) {
3550                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3551                         /*
3552                          * One of the free space endio workers might have
3553                          * created a new block group while updating a free space
3554                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3555                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3556                          * which case the new block group is still attached to
3557                          * its transaction handle and its creation has not
3558                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3559                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3560                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3561                          * very rare case so no need for a more efficient and
3562                          * complex approach.
3563                          */
3564                         if (ret == -ENOENT) {
3565                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3566                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3567                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3568                         }
3569                         if (ret)
3570                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3571                 }
3572
3573                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3574                 if (should_put)
3575                         btrfs_put_block_group(cache);
3576                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3577                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3578         }
3579         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3580
3581         /*
3582          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3583          * to use it without any locking
3584          */
3585         while (!list_empty(io)) {
3586                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3587                                          io_list);
3588                 list_del_init(&cache->io_list);
3589                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3590                 btrfs_put_block_group(cache);
3591         }
3592
3593         btrfs_free_path(path);
3594         return ret;
3595 }
3596
3597 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3598                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3599 {
3600         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3601         struct btrfs_space_info *space_info;
3602         struct btrfs_block_group *cache;
3603         u64 old_val;
3604         bool reclaim = false;
3605         bool bg_already_dirty = true;
3606         int factor;
3607
3608         /* Block accounting for super block */
3609         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3610         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3611         if (alloc)
3612                 old_val += num_bytes;
3613         else
3614                 old_val -= num_bytes;
3615         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3616         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3617
3618         cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3619         if (!cache)
3620                 return -ENOENT;
3621
3622         /* An extent can not span multiple block groups. */
3623         ASSERT(bytenr + num_bytes <= cache->start + cache->length);
3624
3625         space_info = cache->space_info;
3626         factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3627
3628         /*
3629          * If this block group has free space cache written out, we need to make
3630          * sure to load it if we are removing space.  This is because we need
3631          * the unpinning stage to actually add the space back to the block group,
3632          * otherwise we will leak space.
3633          */
3634         if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3635                 btrfs_cache_block_group(cache, true);
3636
3637         spin_lock(&space_info->lock);
3638         spin_lock(&cache->lock);
3639
3640         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3641             cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3642                 cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3643
3644         old_val = cache->used;
3645         if (alloc) {
3646                 old_val += num_bytes;
3647                 cache->used = old_val;
3648                 cache->reserved -= num_bytes;
3649                 space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3650                 space_info->bytes_used += num_bytes;
3651                 space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3652                 spin_unlock(&cache->lock);
3653                 spin_unlock(&space_info->lock);
3654         } else {
3655                 old_val -= num_bytes;
3656                 cache->used = old_val;
3657                 cache->pinned += num_bytes;
3658                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info, space_info, num_bytes);
3659                 space_info->bytes_used -= num_bytes;
3660                 space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3661
3662                 reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3663
3664                 spin_unlock(&cache->lock);
3665                 spin_unlock(&space_info->lock);
3666
3667                 set_extent_bit(&trans->transaction->pinned_extents, bytenr,
3668                                bytenr + num_bytes - 1, EXTENT_DIRTY, NULL);
3669         }
3670
3671         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3672         if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3673                 list_add_tail(&cache->dirty_list, &trans->transaction->dirty_bgs);
3674                 bg_already_dirty = false;
3675                 btrfs_get_block_group(cache);
3676         }
3677         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3678
3679         /*
3680          * No longer have used bytes in this block group, queue it for deletion.
3681          * We do this after adding the block group to the dirty list to avoid
3682          * races between cleaner kthread and space cache writeout.
3683          */
3684         if (!alloc && old_val == 0) {
3685                 if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3686                         btrfs_mark_bg_unused(cache);
3687         } else if (!alloc && reclaim) {
3688                 btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3689         }
3690
3691         btrfs_put_block_group(cache);
3692
3693         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3694         if (!bg_already_dirty)
3695                 btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_updates(info);
3696
3697         return 0;
3698 }
3699
3700 /*
3701  * Update the block_group and space info counters.
3702  *
3703  * @cache:      The cache we are manipulating
3704  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3705  *              @num_bytes except for the compress path.
3706  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3707  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3708  *
3709  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3710  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3711  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3712  */
3713 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3714                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc,
3715                              bool force_wrong_size_class)
3716 {
3717         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3718         enum btrfs_block_group_size_class size_class;
3719         int ret = 0;
3720
3721         spin_lock(&space_info->lock);
3722         spin_lock(&cache->lock);
3723         if (cache->ro) {
3724                 ret = -EAGAIN;
3725                 goto out;
3726         }
3727
3728         if (btrfs_block_group_should_use_size_class(cache)) {
3729                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(num_bytes);
3730                 ret = btrfs_use_block_group_size_class(cache, size_class, force_wrong_size_class);
3731                 if (ret)
3732                         goto out;
3733         }
3734         cache->reserved += num_bytes;
3735         space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3736         trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3737                                       space_info->flags, num_bytes, 1);
3738         btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3739                                               space_info, -ram_bytes);
3740         if (delalloc)
3741                 cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3742
3743         /*
3744          * Compression can use less space than we reserved, so wake tickets if
3745          * that happens.
3746          */
3747         if (num_bytes < ram_bytes)
3748                 btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3749 out:
3750         spin_unlock(&cache->lock);
3751         spin_unlock(&space_info->lock);
3752         return ret;
3753 }
3754
3755 /*
3756  * Update the block_group and space info counters.
3757  *
3758  * @cache:      The cache we are manipulating
3759  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3760  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3761  *
3762  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3763  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3764  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3765  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3766  */
3767 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3768                                u64 num_bytes, int delalloc)
3769 {
3770         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3771
3772         spin_lock(&space_info->lock);
3773         spin_lock(&cache->lock);
3774         if (cache->ro)
3775                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3776         cache->reserved -= num_bytes;
3777         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3778         space_info->max_extent_size = 0;
3779
3780         if (delalloc)
3781                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3782         spin_unlock(&cache->lock);
3783
3784         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3785         spin_unlock(&space_info->lock);
3786 }
3787
3788 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3789 {
3790         struct list_head *head = &info->space_info;
3791         struct btrfs_space_info *found;
3792
3793         list_for_each_entry(found, head, list) {
3794                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3795                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3796         }
3797 }
3798
3799 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3800                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3801 {
3802         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3803         u64 thresh;
3804
3805         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3806                 return 1;
3807
3808         /*
3809          * in limited mode, we want to have some free space up to
3810          * about 1% of the FS size.
3811          */
3812         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3813                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3814                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, mult_perc(thresh, 1));
3815
3816                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3817                         return 1;
3818         }
3819
3820         if (bytes_used + SZ_2M < mult_perc(sinfo->total_bytes, 80))
3821                 return 0;
3822         return 1;
3823 }
3824
3825 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3826 {
3827         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3828
3829         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3830 }
3831
3832 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3833 {
3834         struct btrfs_block_group *bg;
3835         int ret;
3836
3837         /*
3838          * Check if we have enough space in the system space info because we
3839          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3840          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3841          * system block group if needed.
3842          */
3843         check_system_chunk(trans, flags);
3844
3845         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3846         if (IS_ERR(bg)) {
3847                 ret = PTR_ERR(bg);
3848                 goto out;
3849         }
3850
3851         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3852         /*
3853          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3854          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3855          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3856          *
3857          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3858          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3859          *    for extent allocation.
3860          *
3861          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3862          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3863          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3864          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3865          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3866          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3867          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3868          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3869          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3870          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3871          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3872          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3873          *    we were not mounted in degraded mode;
3874          *
3875          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3876          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3877          *    above. However right after we called it, the only system block group
3878          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3879          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3880          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3881          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3882          *
3883          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3884          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3885          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3886          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3887          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3888          *    then adds back the entry to the block group cache).
3889          */
3890         if (ret == -ENOSPC) {
3891                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3892                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3893
3894                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3895                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3896                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3897                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3898                         goto out;
3899                 }
3900
3901                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3902                 if (ret) {
3903                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3904                         goto out;
3905                 }
3906
3907                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3908                 if (ret) {
3909                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3910                         goto out;
3911                 }
3912         } else if (ret) {
3913                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3914                 goto out;
3915         }
3916 out:
3917         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3918
3919         if (ret)
3920                 return ERR_PTR(ret);
3921
3922         btrfs_get_block_group(bg);
3923         return bg;
3924 }
3925
3926 /*
3927  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3928  *
3929  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3930  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3931  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3932  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3933  *
3934  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3935  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3936  *    btree.
3937  *
3938  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3939  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3940  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3941  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3942  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3943  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3944  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3945  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3946  *
3947  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3948  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3949  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3950  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3951  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3952  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3953  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3954  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3955  *
3956  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3957  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3958  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3959  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3960  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3961  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3962  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3963  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3964  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3965  *    the RAID1 filesystem);
3966  *
3967  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3968  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3969  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3970  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3971  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3972  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3973  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3974  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3975  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3976  *    tree extent buffers;
3977  *
3978  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3979  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3980  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3981  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3982  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3983  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3984  *    block group).
3985  *
3986  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3987  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3988  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3989  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3990  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3991  *
3992  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3993  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3994  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3995  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3996  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3997  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3998  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3999  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
4000  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
4001  *
4002  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
4003  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
4004  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
4005  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
4006  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
4007  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
4008  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
4009  * See the comment below for more details.
4010  *
4011  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
4012  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
4013  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
4014  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
4015  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
4016  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
4017  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
4018  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
4019  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
4020  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
4021  * while holding fs_info->chunk_mutex.
4022  *
4023  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
4024  *
4025  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
4026  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
4027  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
4028  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
4029  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
4030  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
4031  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
4032  */
4033 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
4034                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
4035 {
4036         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4037         struct btrfs_space_info *space_info;
4038         struct btrfs_block_group *ret_bg;
4039         bool wait_for_alloc = false;
4040         bool should_alloc = false;
4041         bool from_extent_allocation = false;
4042         int ret = 0;
4043
4044         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
4045                 from_extent_allocation = true;
4046                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
4047         }
4048
4049         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
4050         if (trans->allocating_chunk)
4051                 return -ENOSPC;
4052         /*
4053          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
4054          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
4055          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
4056          *
4057          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
4058          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
4059          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
4060          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
4061          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
4062          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
4063          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
4064          * in order to add the chunk item or update a device item.
4065          *
4066          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
4067          * before updating the chunk btree, by calling either
4068          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
4069          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
4070          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
4071          * The task will have to either retry or fail.
4072          */
4073         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
4074                 return -ENOSPC;
4075
4076         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
4077         ASSERT(space_info);
4078
4079         do {
4080                 spin_lock(&space_info->lock);
4081                 if (force < space_info->force_alloc)
4082                         force = space_info->force_alloc;
4083                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
4084                 if (space_info->full) {
4085                         /* No more free physical space */
4086                         if (should_alloc)
4087                                 ret = -ENOSPC;
4088                         else
4089                                 ret = 0;
4090                         spin_unlock(&space_info->lock);
4091                         return ret;
4092                 } else if (!should_alloc) {
4093                         spin_unlock(&space_info->lock);
4094                         return 0;
4095                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
4096                         /*
4097                          * Someone is already allocating, so we need to block
4098                          * until this someone is finished and then loop to
4099                          * recheck if we should continue with our allocation
4100                          * attempt.
4101                          */
4102                         wait_for_alloc = true;
4103                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4104                         spin_unlock(&space_info->lock);
4105                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4106                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4107                 } else {
4108                         /* Proceed with allocation */
4109                         space_info->chunk_alloc = 1;
4110                         wait_for_alloc = false;
4111                         spin_unlock(&space_info->lock);
4112                 }
4113
4114                 cond_resched();
4115         } while (wait_for_alloc);
4116
4117         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4118         trans->allocating_chunk = true;
4119
4120         /*
4121          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
4122          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
4123          */
4124         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
4125                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
4126
4127         /*
4128          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
4129          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
4130          * FS as well.
4131          */
4132         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
4133                 fs_info->data_chunk_allocations++;
4134                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
4135                       fs_info->metadata_ratio))
4136                         force_metadata_allocation(fs_info);
4137         }
4138
4139         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
4140         trans->allocating_chunk = false;
4141
4142         if (IS_ERR(ret_bg)) {
4143                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
4144         } else if (from_extent_allocation && (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)) {
4145                 /*
4146                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
4147                  * it now. Failure is OK for now.
4148                  */
4149                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
4150         }
4151
4152         if (!ret)
4153                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
4154
4155         spin_lock(&space_info->lock);
4156         if (ret < 0) {
4157                 if (ret == -ENOSPC)
4158                         space_info->full = 1;
4159                 else
4160                         goto out;
4161         } else {
4162                 ret = 1;
4163                 space_info->max_extent_size = 0;
4164         }
4165
4166         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4167 out:
4168         space_info->chunk_alloc = 0;
4169         spin_unlock(&space_info->lock);
4170         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4171
4172         return ret;
4173 }
4174
4175 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
4176 {
4177         u64 num_dev;
4178
4179         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
4180         if (!num_dev)
4181                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4182
4183         return num_dev;
4184 }
4185
4186 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
4187                                 u64 bytes,
4188                                 u64 type)
4189 {
4190         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4191         struct btrfs_space_info *info;
4192         u64 left;
4193         int ret = 0;
4194
4195         /*
4196          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
4197          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
4198          */
4199         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
4200
4201         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4202         spin_lock(&info->lock);
4203         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
4204         spin_unlock(&info->lock);
4205
4206         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
4207                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
4208                            left, bytes, type);
4209                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
4210         }
4211
4212         if (left < bytes) {
4213                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
4214                 struct btrfs_block_group *bg;
4215
4216                 /*
4217                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
4218                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
4219                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
4220                  * or created in the current transaction for example).
4221                  */
4222                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
4223                 if (IS_ERR(bg)) {
4224                         ret = PTR_ERR(bg);
4225                 } else {
4226                         /*
4227                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
4228                          * zoned filesystem.
4229                          */
4230                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
4231                         if (ret < 0)
4232                                 return;
4233
4234                         /*
4235                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
4236                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
4237                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
4238                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
4239                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
4240                          * block group we just created was just turned into RO
4241                          * mode by a scrub for example, or a running discard
4242                          * temporarily removed its free space entries, etc.
4243                          */
4244                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
4245                 }
4246         }
4247
4248         if (!ret) {
4249                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
4250                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
4251                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
4252                 if (!ret)
4253                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
4254         }
4255 }
4256
4257 /*
4258  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
4259  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
4260  */
4261 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
4262 {
4263         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4264         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
4265         u64 bytes;
4266
4267         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
4268         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
4269                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4270
4271         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
4272 }
4273
4274 /*
4275  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
4276  * chunk btree.
4277  *
4278  * @trans:              A transaction handle.
4279  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
4280  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
4281  *                      of an existing item.
4282  *
4283  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
4284  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
4285  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
4286  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
4287  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
4288  *
4289  */
4290 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
4291                                   bool is_item_insertion)
4292 {
4293         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4294         u64 bytes;
4295
4296         if (is_item_insertion)
4297                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4298         else
4299                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
4300
4301         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4302         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4303         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4304 }
4305
4306 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
4307 {
4308         struct btrfs_block_group *block_group;
4309
4310         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
4311         while (block_group) {
4312                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
4313                 spin_lock(&block_group->lock);
4314                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
4315                                        &block_group->runtime_flags)) {
4316                         struct inode *inode = block_group->inode;
4317
4318                         block_group->inode = NULL;
4319                         spin_unlock(&block_group->lock);
4320
4321                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
4322                         iput(inode);
4323                 } else {
4324                         spin_unlock(&block_group->lock);
4325                 }
4326                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
4327         }
4328 }
4329
4330 /*
4331  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
4332  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
4333  * freed the block groups before stopping them.
4334  */
4335 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
4336 {
4337         struct btrfs_block_group *block_group;
4338         struct btrfs_space_info *space_info;
4339         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4340         struct rb_node *n;
4341
4342         if (btrfs_is_zoned(info)) {
4343                 if (info->active_meta_bg) {
4344                         btrfs_put_block_group(info->active_meta_bg);
4345                         info->active_meta_bg = NULL;
4346                 }
4347                 if (info->active_system_bg) {
4348                         btrfs_put_block_group(info->active_system_bg);
4349                         info->active_system_bg = NULL;
4350                 }
4351         }
4352
4353         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4354         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4355                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4356                                          struct btrfs_caching_control, list);
4357                 list_del(&caching_ctl->list);
4358                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4359         }
4360         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4361
4362         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4363         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4364                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4365                                                struct btrfs_block_group,
4366                                                bg_list);
4367                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4368                 btrfs_put_block_group(block_group);
4369         }
4370
4371         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4372                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4373                                                struct btrfs_block_group,
4374                                                bg_list);
4375                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4376                 btrfs_put_block_group(block_group);
4377         }
4378         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4379
4380         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4381         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4382                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4383                                                struct btrfs_block_group,
4384                                                active_bg_list);
4385                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4386                 btrfs_put_block_group(block_group);
4387         }
4388         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4389
4390         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4391         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4392                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4393                                        cache_node);
4394                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4395                                 &info->block_group_cache_tree);
4396                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4397                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4398
4399                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4400                 list_del(&block_group->list);
4401                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4402
4403                 /*
4404                  * We haven't cached this block group, which means we could
4405                  * possibly have excluded extents on this block group.
4406                  */
4407                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4408                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4409                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4410
4411                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4412                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4413                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4414                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4415                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4416                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4417                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4418                 btrfs_put_block_group(block_group);
4419
4420                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4421         }
4422         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4423
4424         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4425
4426         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4427                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4428                                         struct btrfs_space_info,
4429                                         list);
4430
4431                 /*
4432                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4433                  * important and indicates a real bug if this happens.
4434                  */
4435                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4436                             space_info->bytes_may_use > 0))
4437                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4438
4439                 /*
4440                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4441                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4442                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4443                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4444                  * that case.
4445                  */
4446                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4447                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4448                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4449                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4450                 }
4451
4452                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4453                 list_del(&space_info->list);
4454                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4455         }
4456         return 0;
4457 }
4458
4459 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4460 {
4461         atomic_inc(&cache->frozen);
4462 }
4463
4464 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4465 {
4466         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4467         bool cleanup;
4468
4469         spin_lock(&block_group->lock);
4470         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4471                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4472         spin_unlock(&block_group->lock);
4473
4474         if (cleanup) {
4475                 struct btrfs_chunk_map *map;
4476
4477                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, block_group->start, 1);
4478                 /* Logic error, can't happen. */
4479                 ASSERT(map);
4480
4481                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
4482
4483                 /* Once for our lookup reference. */
4484                 btrfs_free_chunk_map(map);
4485
4486                 /*
4487                  * We may have left one free space entry and other possible
4488                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4489                  * Free them if any.
4490                  */
4491                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4492         }
4493 }
4494
4495 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4496 {
4497         bool ret = true;
4498
4499         spin_lock(&bg->lock);
4500         if (bg->ro)
4501                 ret = false;
4502         else
4503                 bg->swap_extents++;
4504         spin_unlock(&bg->lock);
4505
4506         return ret;
4507 }
4508
4509 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4510 {
4511         spin_lock(&bg->lock);
4512         ASSERT(!bg->ro);
4513         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4514         bg->swap_extents -= amount;
4515         spin_unlock(&bg->lock);
4516 }
4517
4518 enum btrfs_block_group_size_class btrfs_calc_block_group_size_class(u64 size)
4519 {
4520         if (size <= SZ_128K)
4521                 return BTRFS_BG_SZ_SMALL;
4522         if (size <= SZ_8M)
4523                 return BTRFS_BG_SZ_MEDIUM;
4524         return BTRFS_BG_SZ_LARGE;
4525 }
4526
4527 /*
4528  * Handle a block group allocating an extent in a size class
4529  *
4530  * @bg:                         The block group we allocated in.
4531  * @size_class:                 The size class of the allocation.
4532  * @force_wrong_size_class:     Whether we are desperate enough to allow
4533  *                              mismatched size classes.
4534  *
4535  * Returns: 0 if the size class was valid for this block_group, -EAGAIN in the
4536  * case of a race that leads to the wrong size class without
4537  * force_wrong_size_class set.
4538  *
4539  * find_free_extent will skip block groups with a mismatched size class until
4540  * it really needs to avoid ENOSPC. In that case it will set
4541  * force_wrong_size_class. However, if a block group is newly allocated and
4542  * doesn't yet have a size class, then it is possible for two allocations of
4543  * different sizes to race and both try to use it. The loser is caught here and
4544  * has to retry.
4545  */
4546 int btrfs_use_block_group_size_class(struct btrfs_block_group *bg,
4547                                      enum btrfs_block_group_size_class size_class,
4548                                      bool force_wrong_size_class)
4549 {
4550         ASSERT(size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE);
4551
4552         /* The new allocation is in the right size class, do nothing */
4553         if (bg->size_class == size_class)
4554                 return 0;
4555         /*
4556          * The new allocation is in a mismatched size class.
4557          * This means one of two things:
4558          *
4559          * 1. Two tasks in find_free_extent for different size_classes raced
4560          *    and hit the same empty block_group. Make the loser try again.
4561          * 2. A call to find_free_extent got desperate enough to set
4562          *    'force_wrong_slab'. Don't change the size_class, but allow the
4563          *    allocation.
4564          */
4565         if (bg->size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
4566                 if (force_wrong_size_class)
4567                         return 0;
4568                 return -EAGAIN;
4569         }
4570         /*
4571          * The happy new block group case: the new allocation is the first
4572          * one in the block_group so we set size_class.
4573          */
4574         bg->size_class = size_class;
4575
4576         return 0;
4577 }
4578
4579 bool btrfs_block_group_should_use_size_class(struct btrfs_block_group *bg)
4580 {
4581         if (btrfs_is_zoned(bg->fs_info))
4582                 return false;
4583         if (!btrfs_is_block_group_data_only(bg))
4584                 return false;
4585         return true;
4586 }