Merge https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/list_sort.h>
4 #include "misc.h"
5 #include "ctree.h"
6 #include "block-group.h"
7 #include "space-info.h"
8 #include "disk-io.h"
9 #include "free-space-cache.h"
10 #include "free-space-tree.h"
11 #include "volumes.h"
12 #include "transaction.h"
13 #include "ref-verify.h"
14 #include "sysfs.h"
15 #include "tree-log.h"
16 #include "delalloc-space.h"
17 #include "discard.h"
18 #include "raid56.h"
19 #include "zoned.h"
20
21 /*
22  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
23  * is not in progress
24  *
25  * Should be called with balance_lock held
26  */
27 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
28 {
29         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
30         u64 target = 0;
31
32         if (!bctl)
33                 return 0;
34
35         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
36             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
37                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
38         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
39                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
40                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
41         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
42                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
43                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
44         }
45
46         return target;
47 }
48
49 /*
50  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
51  *
52  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
53  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
54  * available), otherwise falls back to plain reducing.
55  */
56 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
57 {
58         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
59         u64 target;
60         u64 raid_type;
61         u64 allowed = 0;
62
63         /*
64          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
65          * reduce to the target profile
66          */
67         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
68         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
69         if (target) {
70                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
71                 return extended_to_chunk(target);
72         }
73         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
74
75         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
76         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
77                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
78                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
79         }
80         allowed &= flags;
81
82         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
83                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
84         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
85                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
86         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
87                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
88         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
89                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
90         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
91                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
92
93         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
94
95         return extended_to_chunk(flags | allowed);
96 }
97
98 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
99 {
100         unsigned seq;
101         u64 flags;
102
103         do {
104                 flags = orig_flags;
105                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
106
107                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
108                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
109                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
110                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
111                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
112                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
113         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
114
115         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
116 }
117
118 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
119 {
120         refcount_inc(&cache->refs);
121 }
122
123 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
124 {
125         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
126                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
127                 /*
128                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
129                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
130                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
131                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
132                  * case.
133                  */
134                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
135                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
136                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
137
138                 /*
139                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
140                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
141                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
142                  */
143                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
144                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
145                                                   cache);
146
147                 /*
148                  * If not empty, someone is still holding mutex of
149                  * full_stripe_lock, which can only be released by caller.
150                  * And it will definitely cause use-after-free when caller
151                  * tries to release full stripe lock.
152                  *
153                  * No better way to resolve, but only to warn.
154                  */
155                 WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&cache->full_stripe_locks_root.root));
156                 kfree(cache->free_space_ctl);
157                 kfree(cache->physical_map);
158                 kfree(cache);
159         }
160 }
161
162 /*
163  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
164  */
165 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
166                                        struct btrfs_block_group *block_group)
167 {
168         struct rb_node **p;
169         struct rb_node *parent = NULL;
170         struct btrfs_block_group *cache;
171
172         ASSERT(block_group->length != 0);
173
174         spin_lock(&info->block_group_cache_lock);
175         p = &info->block_group_cache_tree.rb_node;
176
177         while (*p) {
178                 parent = *p;
179                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
180                 if (block_group->start < cache->start) {
181                         p = &(*p)->rb_left;
182                 } else if (block_group->start > cache->start) {
183                         p = &(*p)->rb_right;
184                 } else {
185                         spin_unlock(&info->block_group_cache_lock);
186                         return -EEXIST;
187                 }
188         }
189
190         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
191         rb_insert_color(&block_group->cache_node,
192                         &info->block_group_cache_tree);
193
194         if (info->first_logical_byte > block_group->start)
195                 info->first_logical_byte = block_group->start;
196
197         spin_unlock(&info->block_group_cache_lock);
198
199         return 0;
200 }
201
202 /*
203  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
204  * it will return the block group that contains the bytenr
205  */
206 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
207                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
208 {
209         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
210         struct rb_node *n;
211         u64 end, start;
212
213         spin_lock(&info->block_group_cache_lock);
214         n = info->block_group_cache_tree.rb_node;
215
216         while (n) {
217                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
218                 end = cache->start + cache->length - 1;
219                 start = cache->start;
220
221                 if (bytenr < start) {
222                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
223                                 ret = cache;
224                         n = n->rb_left;
225                 } else if (bytenr > start) {
226                         if (contains && bytenr <= end) {
227                                 ret = cache;
228                                 break;
229                         }
230                         n = n->rb_right;
231                 } else {
232                         ret = cache;
233                         break;
234                 }
235         }
236         if (ret) {
237                 btrfs_get_block_group(ret);
238                 if (bytenr == 0 && info->first_logical_byte > ret->start)
239                         info->first_logical_byte = ret->start;
240         }
241         spin_unlock(&info->block_group_cache_lock);
242
243         return ret;
244 }
245
246 /*
247  * Return the block group that starts at or after bytenr
248  */
249 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
250                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
251 {
252         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
253 }
254
255 /*
256  * Return the block group that contains the given bytenr
257  */
258 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
259                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
260 {
261         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
262 }
263
264 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
265                 struct btrfs_block_group *cache)
266 {
267         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
268         struct rb_node *node;
269
270         spin_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
271
272         /* If our block group was removed, we need a full search. */
273         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
274                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
275
276                 spin_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
277                 btrfs_put_block_group(cache);
278                 cache = btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr); return cache;
279         }
280         node = rb_next(&cache->cache_node);
281         btrfs_put_block_group(cache);
282         if (node) {
283                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
284                 btrfs_get_block_group(cache);
285         } else
286                 cache = NULL;
287         spin_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
288         return cache;
289 }
290
291 bool btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr)
292 {
293         struct btrfs_block_group *bg;
294         bool ret = true;
295
296         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
297         if (!bg)
298                 return false;
299
300         spin_lock(&bg->lock);
301         if (bg->ro)
302                 ret = false;
303         else
304                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
305         spin_unlock(&bg->lock);
306
307         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers */
308         if (!ret)
309                 btrfs_put_block_group(bg);
310
311         return ret;
312 }
313
314 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr)
315 {
316         struct btrfs_block_group *bg;
317
318         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
319         ASSERT(bg);
320         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
321                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
322         /*
323          * Once for our lookup and once for the lookup done by a previous call
324          * to btrfs_inc_nocow_writers()
325          */
326         btrfs_put_block_group(bg);
327         btrfs_put_block_group(bg);
328 }
329
330 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
331 {
332         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
333 }
334
335 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
336                                         const u64 start)
337 {
338         struct btrfs_block_group *bg;
339
340         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
341         ASSERT(bg);
342         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
343                 wake_up_var(&bg->reservations);
344         btrfs_put_block_group(bg);
345 }
346
347 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
348 {
349         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
350
351         ASSERT(bg->ro);
352
353         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
354                 return;
355
356         /*
357          * Our block group is read only but before we set it to read only,
358          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
359          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
360          * root's list of ordered extents).
361          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
362          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
363          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
364          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
365          */
366         down_write(&space_info->groups_sem);
367         up_write(&space_info->groups_sem);
368
369         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
370 }
371
372 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
373                 struct btrfs_block_group *cache)
374 {
375         struct btrfs_caching_control *ctl;
376
377         spin_lock(&cache->lock);
378         if (!cache->caching_ctl) {
379                 spin_unlock(&cache->lock);
380                 return NULL;
381         }
382
383         ctl = cache->caching_ctl;
384         refcount_inc(&ctl->count);
385         spin_unlock(&cache->lock);
386         return ctl;
387 }
388
389 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
390 {
391         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
392                 kfree(ctl);
393 }
394
395 /*
396  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
397  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
398  * progress happen before we try again.
399  *
400  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
401  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
402  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
403  * a free extent of a given size, but this is a good start.
404  *
405  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
406  * any of the information in this block group.
407  */
408 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
409                                            u64 num_bytes)
410 {
411         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
412
413         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
414         if (!caching_ctl)
415                 return;
416
417         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
418                    (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes));
419
420         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
421 }
422
423 int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
424 {
425         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
426         int ret = 0;
427
428         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
429         if (!caching_ctl)
430                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
431
432         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
433         if (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
434                 ret = -EIO;
435         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
436         return ret;
437 }
438
439 static bool space_cache_v1_done(struct btrfs_block_group *cache)
440 {
441         bool ret;
442
443         spin_lock(&cache->lock);
444         ret = cache->cached != BTRFS_CACHE_FAST;
445         spin_unlock(&cache->lock);
446
447         return ret;
448 }
449
450 void btrfs_wait_space_cache_v1_finished(struct btrfs_block_group *cache,
451                                 struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
452 {
453         wait_event(caching_ctl->wait, space_cache_v1_done(cache));
454 }
455
456 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
457 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
458 {
459         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
460         u64 start = block_group->start;
461         u64 len = block_group->length;
462         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
463                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
464         u64 step = chunk << 1;
465
466         while (len > chunk) {
467                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
468                 start += step;
469                 if (len < step)
470                         len = 0;
471                 else
472                         len -= step;
473         }
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * This is only called by btrfs_cache_block_group, since we could have freed
479  * extents we need to check the pinned_extents for any extents that can't be
480  * used yet since their free space will be released as soon as the transaction
481  * commits.
482  */
483 u64 add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start, u64 end)
484 {
485         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
486         u64 extent_start, extent_end, size, total_added = 0;
487         int ret;
488
489         while (start < end) {
490                 ret = find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
491                                             &extent_start, &extent_end,
492                                             EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
493                                             NULL);
494                 if (ret)
495                         break;
496
497                 if (extent_start <= start) {
498                         start = extent_end + 1;
499                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
500                         size = extent_start - start;
501                         total_added += size;
502                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
503                                                                  start, size);
504                         BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
505                         start = extent_end + 1;
506                 } else {
507                         break;
508                 }
509         }
510
511         if (start < end) {
512                 size = end - start;
513                 total_added += size;
514                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
515                                                          size);
516                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
517         }
518
519         return total_added;
520 }
521
522 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
523 {
524         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
525         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
526         struct btrfs_root *extent_root;
527         struct btrfs_path *path;
528         struct extent_buffer *leaf;
529         struct btrfs_key key;
530         u64 total_found = 0;
531         u64 last = 0;
532         u32 nritems;
533         int ret;
534         bool wakeup = true;
535
536         path = btrfs_alloc_path();
537         if (!path)
538                 return -ENOMEM;
539
540         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
541         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
542
543 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
544         /*
545          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
546          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
547          * the free space.
548          */
549         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
550                 wakeup = false;
551 #endif
552         /*
553          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
554          * extent for the extent root while also trying to search the extent
555          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
556          * root, since its read-only
557          */
558         path->skip_locking = 1;
559         path->search_commit_root = 1;
560         path->reada = READA_FORWARD;
561
562         key.objectid = last;
563         key.offset = 0;
564         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
565
566 next:
567         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
568         if (ret < 0)
569                 goto out;
570
571         leaf = path->nodes[0];
572         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
573
574         while (1) {
575                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
576                         last = (u64)-1;
577                         break;
578                 }
579
580                 if (path->slots[0] < nritems) {
581                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
582                 } else {
583                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
584                         if (ret)
585                                 break;
586
587                         if (need_resched() ||
588                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
589                                 if (wakeup)
590                                         caching_ctl->progress = last;
591                                 btrfs_release_path(path);
592                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
593                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
594                                 cond_resched();
595                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
596                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
597                                 goto next;
598                         }
599
600                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
601                         if (ret < 0)
602                                 goto out;
603                         if (ret)
604                                 break;
605                         leaf = path->nodes[0];
606                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
607                         continue;
608                 }
609
610                 if (key.objectid < last) {
611                         key.objectid = last;
612                         key.offset = 0;
613                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
614
615                         if (wakeup)
616                                 caching_ctl->progress = last;
617                         btrfs_release_path(path);
618                         goto next;
619                 }
620
621                 if (key.objectid < block_group->start) {
622                         path->slots[0]++;
623                         continue;
624                 }
625
626                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
627                         break;
628
629                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
630                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
631                         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
632                                                           key.objectid);
633                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
634                                 last = key.objectid +
635                                         fs_info->nodesize;
636                         else
637                                 last = key.objectid + key.offset;
638
639                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
640                                 total_found = 0;
641                                 if (wakeup)
642                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
643                         }
644                 }
645                 path->slots[0]++;
646         }
647         ret = 0;
648
649         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
650                                 block_group->start + block_group->length);
651         caching_ctl->progress = (u64)-1;
652
653 out:
654         btrfs_free_path(path);
655         return ret;
656 }
657
658 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
659 {
660         struct btrfs_block_group *block_group;
661         struct btrfs_fs_info *fs_info;
662         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
663         int ret;
664
665         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
666         block_group = caching_ctl->block_group;
667         fs_info = block_group->fs_info;
668
669         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
670         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
671
672         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
673                 ret = load_free_space_cache(block_group);
674                 if (ret == 1) {
675                         ret = 0;
676                         goto done;
677                 }
678
679                 /*
680                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
681                  * CACHE_STARTED and carry on.
682                  */
683                 spin_lock(&block_group->lock);
684                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
685                 spin_unlock(&block_group->lock);
686                 wake_up(&caching_ctl->wait);
687         }
688
689         /*
690          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
691          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
692          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
693          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
694          * the transaction has committed we will be safe.
695          */
696         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
697             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
698                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
699         else
700                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
701 done:
702         spin_lock(&block_group->lock);
703         block_group->caching_ctl = NULL;
704         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
705         spin_unlock(&block_group->lock);
706
707 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
708         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
709                 u64 bytes_used;
710
711                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
712                 spin_lock(&block_group->lock);
713                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
714                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
715                 spin_unlock(&block_group->lock);
716                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
717                 fragment_free_space(block_group);
718         }
719 #endif
720
721         caching_ctl->progress = (u64)-1;
722
723         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
724         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
725         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
726
727         wake_up(&caching_ctl->wait);
728
729         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
730         btrfs_put_block_group(block_group);
731 }
732
733 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, int load_cache_only)
734 {
735         DEFINE_WAIT(wait);
736         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
737         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
738         int ret = 0;
739
740         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
741         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
742                 return 0;
743
744         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
745         if (!caching_ctl)
746                 return -ENOMEM;
747
748         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
749         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
750         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
751         caching_ctl->block_group = cache;
752         caching_ctl->progress = cache->start;
753         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
754         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL, NULL);
755
756         spin_lock(&cache->lock);
757         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
758                 kfree(caching_ctl);
759
760                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
761                 if (caching_ctl)
762                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
763                 spin_unlock(&cache->lock);
764                 goto out;
765         }
766         WARN_ON(cache->caching_ctl);
767         cache->caching_ctl = caching_ctl;
768         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
769                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FAST;
770         else
771                 cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
772         cache->has_caching_ctl = 1;
773         spin_unlock(&cache->lock);
774
775         spin_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
776         refcount_inc(&caching_ctl->count);
777         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
778         spin_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
779
780         btrfs_get_block_group(cache);
781
782         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
783 out:
784         if (load_cache_only && caching_ctl)
785                 btrfs_wait_space_cache_v1_finished(cache, caching_ctl);
786         if (caching_ctl)
787                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
788
789         return ret;
790 }
791
792 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
793 {
794         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
795                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
796
797         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
798         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
799                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
800         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
801                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
802         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
803                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
804         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
805 }
806
807 /*
808  * Clear incompat bits for the following feature(s):
809  *
810  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
811  *            in the whole filesystem
812  *
813  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
814  */
815 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
816 {
817         bool found_raid56 = false;
818         bool found_raid1c34 = false;
819
820         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
821             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
822             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
823                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
824                 struct btrfs_space_info *sinfo;
825
826                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
827                         down_read(&sinfo->groups_sem);
828                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
829                                 found_raid56 = true;
830                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
831                                 found_raid56 = true;
832                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
833                                 found_raid1c34 = true;
834                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
835                                 found_raid1c34 = true;
836                         up_read(&sinfo->groups_sem);
837                 }
838                 if (!found_raid56)
839                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
840                 if (!found_raid1c34)
841                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
842         }
843 }
844
845 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
846                                    struct btrfs_path *path,
847                                    struct btrfs_block_group *block_group)
848 {
849         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
850         struct btrfs_root *root;
851         struct btrfs_key key;
852         int ret;
853
854         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
855         key.objectid = block_group->start;
856         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
857         key.offset = block_group->length;
858
859         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
860         if (ret > 0)
861                 ret = -ENOENT;
862         if (ret < 0)
863                 return ret;
864
865         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
866         return ret;
867 }
868
869 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
870                              u64 group_start, struct extent_map *em)
871 {
872         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
873         struct btrfs_path *path;
874         struct btrfs_block_group *block_group;
875         struct btrfs_free_cluster *cluster;
876         struct inode *inode;
877         struct kobject *kobj = NULL;
878         int ret;
879         int index;
880         int factor;
881         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
882         bool remove_em;
883         bool remove_rsv = false;
884
885         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
886         BUG_ON(!block_group);
887         BUG_ON(!block_group->ro);
888
889         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
890         /*
891          * Free the reserved super bytes from this block group before
892          * remove it.
893          */
894         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
895         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
896                                   block_group->length);
897
898         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
899         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
900
901         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
902         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
903         spin_lock(&cluster->refill_lock);
904         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
905         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
906
907         /*
908          * make sure this block group isn't part of a metadata
909          * allocation cluster
910          */
911         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
912         spin_lock(&cluster->refill_lock);
913         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
914         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
915
916         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
917         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
918
919         path = btrfs_alloc_path();
920         if (!path) {
921                 ret = -ENOMEM;
922                 goto out;
923         }
924
925         /*
926          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
927          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
928          */
929         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
930
931         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
932         /*
933          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
934          * free space inode
935          */
936         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
937         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
938                 list_del_init(&block_group->io_list);
939
940                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
941
942                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
943                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
944                 btrfs_put_block_group(block_group);
945                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
946         }
947
948         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
949                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
950                 remove_rsv = true;
951                 btrfs_put_block_group(block_group);
952         }
953         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
954         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
955
956         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
957         if (ret)
958                 goto out;
959
960         spin_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
961         rb_erase(&block_group->cache_node,
962                  &fs_info->block_group_cache_tree);
963         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
964
965         /* Once for the block groups rbtree */
966         btrfs_put_block_group(block_group);
967
968         if (fs_info->first_logical_byte == block_group->start)
969                 fs_info->first_logical_byte = (u64)-1;
970         spin_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
971
972         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
973         /*
974          * we must use list_del_init so people can check to see if they
975          * are still on the list after taking the semaphore
976          */
977         list_del_init(&block_group->list);
978         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
979                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
980                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
981                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
982         }
983         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
984         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
985         if (kobj) {
986                 kobject_del(kobj);
987                 kobject_put(kobj);
988         }
989
990         if (block_group->has_caching_ctl)
991                 caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
992         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
993                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
994         if (block_group->has_caching_ctl) {
995                 spin_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
996                 if (!caching_ctl) {
997                         struct btrfs_caching_control *ctl;
998
999                         list_for_each_entry(ctl,
1000                                     &fs_info->caching_block_groups, list)
1001                                 if (ctl->block_group == block_group) {
1002                                         caching_ctl = ctl;
1003                                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
1004                                         break;
1005                                 }
1006                 }
1007                 if (caching_ctl)
1008                         list_del_init(&caching_ctl->list);
1009                 spin_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1010                 if (caching_ctl) {
1011                         /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1012                         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1013                         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1014                 }
1015         }
1016
1017         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1018         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1019         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1020         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1021
1022         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1023
1024         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1025         list_del_init(&block_group->ro_list);
1026
1027         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1028                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1029                         < block_group->length);
1030                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1031                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1032                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1033                         < block_group->zone_unusable);
1034                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1035                         < block_group->length * factor);
1036         }
1037         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1038         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1039                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1040         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1041                 block_group->zone_unusable;
1042         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1043
1044         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1045
1046         /*
1047          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1048          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1049          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1050          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1051          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1052          * the block group's extent map before the task calling this function
1053          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1054          * another task to attempt to create another block group with the same
1055          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1056          */
1057         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1058         if (ret)
1059                 goto out;
1060
1061         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1062         if (ret < 0)
1063                 goto out;
1064
1065         spin_lock(&block_group->lock);
1066         block_group->removed = 1;
1067         /*
1068          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1069          * because we removed the block group from the rbtree
1070          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1071          * even if someone already got this block group before we removed it
1072          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1073          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1074          * entries because we already removed them all when we called
1075          * btrfs_remove_free_space_cache().
1076          *
1077          * And we must not remove the extent map from the fs_info->mapping_tree
1078          * to prevent the same logical address range and physical device space
1079          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1080          * avoid races with trimming and scrub.
1081          *
1082          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1083          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1084          * currently running transaction might finish and a new one start,
1085          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1086          * physical device locations unless we take this special care.
1087          *
1088          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1089          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1090          * in place until the extents have been discarded completely when
1091          * the transaction commit has completed.
1092          */
1093         remove_em = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1094         spin_unlock(&block_group->lock);
1095
1096         if (remove_em) {
1097                 struct extent_map_tree *em_tree;
1098
1099                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1100                 write_lock(&em_tree->lock);
1101                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
1102                 write_unlock(&em_tree->lock);
1103                 /* once for the tree */
1104                 free_extent_map(em);
1105         }
1106
1107 out:
1108         /* Once for the lookup reference */
1109         btrfs_put_block_group(block_group);
1110         if (remove_rsv)
1111                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
1112         btrfs_free_path(path);
1113         return ret;
1114 }
1115
1116 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1117                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1118 {
1119         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1120         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1121         struct extent_map *em;
1122         struct map_lookup *map;
1123         unsigned int num_items;
1124
1125         read_lock(&em_tree->lock);
1126         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
1127         read_unlock(&em_tree->lock);
1128         ASSERT(em && em->start == chunk_offset);
1129
1130         /*
1131          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1132          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1133          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1134          *
1135          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1136          * of tree roots).
1137          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1138          * tree).
1139          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1140          * roots).
1141          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1142          * stripe (located in the device tree).
1143          *
1144          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1145          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1146          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1147          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1148          */
1149         map = em->map_lookup;
1150         num_items = 3 + map->num_stripes;
1151         free_extent_map(em);
1152
1153         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1158  * group @cache.
1159  *
1160  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1161  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1162  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1163  * without checking free space.
1164  *
1165  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1166  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1167  * not this function.
1168  */
1169 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1170 {
1171         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1172         u64 num_bytes;
1173         int ret = -ENOSPC;
1174
1175         spin_lock(&sinfo->lock);
1176         spin_lock(&cache->lock);
1177
1178         if (cache->swap_extents) {
1179                 ret = -ETXTBSY;
1180                 goto out;
1181         }
1182
1183         if (cache->ro) {
1184                 cache->ro++;
1185                 ret = 0;
1186                 goto out;
1187         }
1188
1189         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1190                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1191
1192         /*
1193          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1194          * check of left over space in how much we have allocated.
1195          */
1196         if (force) {
1197                 ret = 0;
1198         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1199                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1200
1201                 /*
1202                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1203                  * free space as buffer.
1204                  */
1205                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1206                         ret = 0;
1207         } else {
1208                 /*
1209                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1210                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1211                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1212                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1213                  */
1214                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1215                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1216                         ret = 0;
1217         }
1218
1219         if (!ret) {
1220                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1221                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1222                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1223                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1224                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1225                         cache->zone_unusable = 0;
1226                 }
1227                 cache->ro++;
1228                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1229         }
1230 out:
1231         spin_unlock(&cache->lock);
1232         spin_unlock(&sinfo->lock);
1233         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1234                 btrfs_info(cache->fs_info,
1235                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1236                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1237         }
1238         return ret;
1239 }
1240
1241 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1242                                  struct btrfs_block_group *bg)
1243 {
1244         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1245         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1246         const u64 start = bg->start;
1247         const u64 end = start + bg->length - 1;
1248         int ret;
1249
1250         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1251         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1252                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1253                                              struct btrfs_transaction, list);
1254                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1255         }
1256         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1257
1258         /*
1259          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1260          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1261          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1262          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1263          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1264          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1265          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1266          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1267          */
1268         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1269         if (prev_trans) {
1270                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1271                                         EXTENT_DIRTY);
1272                 if (ret)
1273                         goto out;
1274         }
1275
1276         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1277                                 EXTENT_DIRTY);
1278 out:
1279         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1280         if (prev_trans)
1281                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1282
1283         return ret == 0;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1288  * space inside of them.
1289  */
1290 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1291 {
1292         struct btrfs_block_group *block_group;
1293         struct btrfs_space_info *space_info;
1294         struct btrfs_trans_handle *trans;
1295         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1296         int ret = 0;
1297
1298         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1299                 return;
1300
1301         /*
1302          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1303          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1304          */
1305         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1306                 return;
1307
1308         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1309         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1310                 int trimming;
1311
1312                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1313                                                struct btrfs_block_group,
1314                                                bg_list);
1315                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1316
1317                 space_info = block_group->space_info;
1318
1319                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1320                         btrfs_put_block_group(block_group);
1321                         continue;
1322                 }
1323                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1324
1325                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1326
1327                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1328                 down_write(&space_info->groups_sem);
1329
1330                 /*
1331                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1332                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1333                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1334                  */
1335                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1336                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1337                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1338                         up_write(&space_info->groups_sem);
1339                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1340                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1341                                                  block_group);
1342                         goto next;
1343                 }
1344
1345                 spin_lock(&block_group->lock);
1346                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1347                     block_group->used || block_group->ro ||
1348                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1349                         /*
1350                          * We want to bail if we made new allocations or have
1351                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1352                          * the ro check in case balance is currently acting on
1353                          * this block group.
1354                          */
1355                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1356                         spin_unlock(&block_group->lock);
1357                         up_write(&space_info->groups_sem);
1358                         goto next;
1359                 }
1360                 spin_unlock(&block_group->lock);
1361
1362                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1363                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1364                 up_write(&space_info->groups_sem);
1365                 if (ret < 0) {
1366                         ret = 0;
1367                         goto next;
1368                 }
1369
1370                 /*
1371                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1372                  * properly if we fail to join the transaction.
1373                  */
1374                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1375                                                      block_group->start);
1376                 if (IS_ERR(trans)) {
1377                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1378                         ret = PTR_ERR(trans);
1379                         goto next;
1380                 }
1381
1382                 /*
1383                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1384                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1385                  */
1386                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1387                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1388                         goto end_trans;
1389                 }
1390
1391                 /*
1392                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1393                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1394                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1395                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1396                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1397                  */
1398                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1399                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1400                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1401                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1402                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1403                                                  block_group);
1404                         goto end_trans;
1405                 }
1406                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1407
1408                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1409                 spin_lock(&space_info->lock);
1410                 spin_lock(&block_group->lock);
1411
1412                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1413                                                      -block_group->pinned);
1414                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1415                 block_group->pinned = 0;
1416
1417                 spin_unlock(&block_group->lock);
1418                 spin_unlock(&space_info->lock);
1419
1420                 /*
1421                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1422                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1423                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1424                  * before coming down the unused block group path as trimming
1425                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1426                  */
1427                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1428                         goto flip_async;
1429
1430                 /*
1431                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1432                  * need to reset sequential-required zones.
1433                  */
1434                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1435                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1436
1437                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1438                 if (trimming)
1439                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1440
1441                 /*
1442                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1443                  * horribly wrong.
1444                  */
1445                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1446
1447                 if (ret) {
1448                         if (trimming)
1449                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1450                         goto end_trans;
1451                 }
1452
1453                 /*
1454                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1455                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1456                  * until transaction commit to do the actual discard.
1457                  */
1458                 if (trimming) {
1459                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1460                         /*
1461                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1462                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1463                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1464                          */
1465                         list_move(&block_group->bg_list,
1466                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1467                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1468                         btrfs_get_block_group(block_group);
1469                 }
1470 end_trans:
1471                 btrfs_end_transaction(trans);
1472 next:
1473                 btrfs_put_block_group(block_group);
1474                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1475         }
1476         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1477         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1478         return;
1479
1480 flip_async:
1481         btrfs_end_transaction(trans);
1482         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1483         btrfs_put_block_group(block_group);
1484         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1485 }
1486
1487 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1488 {
1489         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1490
1491         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1492         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1493                 btrfs_get_block_group(bg);
1494                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1495                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1496         }
1497         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1498 }
1499
1500 /*
1501  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1502  * of the list, so they will get reclaimed first.
1503  */
1504 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1505                            const struct list_head *b)
1506 {
1507         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1508
1509         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1510         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1511
1512         return bg1->used > bg2->used;
1513 }
1514
1515 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1516 {
1517         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1518                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1519         struct btrfs_block_group *bg;
1520         struct btrfs_space_info *space_info;
1521
1522         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1523                 return;
1524
1525         sb_start_write(fs_info->sb);
1526
1527         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1528                 sb_end_write(fs_info->sb);
1529                 return;
1530         }
1531
1532         /*
1533          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1534          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1535          */
1536         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1537                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1538                 sb_end_write(fs_info->sb);
1539                 return;
1540         }
1541
1542         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1543         /*
1544          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1545          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1546          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1547          */
1548         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1549         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1550                 u64 zone_unusable;
1551                 int ret = 0;
1552
1553                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1554                                       struct btrfs_block_group,
1555                                       bg_list);
1556                 list_del_init(&bg->bg_list);
1557
1558                 space_info = bg->space_info;
1559                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1560
1561                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1562                 down_write(&space_info->groups_sem);
1563
1564                 spin_lock(&bg->lock);
1565                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1566                         /*
1567                          * We want to bail if we made new allocations or have
1568                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1569                          * the ro check in case balance is currently acting on
1570                          * this block group.
1571                          */
1572                         spin_unlock(&bg->lock);
1573                         up_write(&space_info->groups_sem);
1574                         goto next;
1575                 }
1576                 spin_unlock(&bg->lock);
1577
1578                 /* Get out fast, in case we're unmounting the filesystem */
1579                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
1580                         up_write(&space_info->groups_sem);
1581                         goto next;
1582                 }
1583
1584                 /*
1585                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1586                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1587                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1588                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1589                  */
1590                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1591                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1592                 up_write(&space_info->groups_sem);
1593                 if (ret < 0)
1594                         goto next;
1595
1596                 btrfs_info(fs_info,
1597                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1598                                 bg->start, div_u64(bg->used * 100, bg->length),
1599                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1600                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1601                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1602                 if (ret)
1603                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1604                                   bg->start);
1605
1606 next:
1607                 btrfs_put_block_group(bg);
1608                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1609         }
1610         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1611         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1612         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1613         sb_end_write(fs_info->sb);
1614 }
1615
1616 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1617 {
1618         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1619         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1620                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1621         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1622 }
1623
1624 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1625 {
1626         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1627
1628         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1629         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1630                 btrfs_get_block_group(bg);
1631                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1632                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1633         }
1634         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1635 }
1636
1637 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1638                            struct btrfs_path *path)
1639 {
1640         struct extent_map_tree *em_tree;
1641         struct extent_map *em;
1642         struct btrfs_block_group_item bg;
1643         struct extent_buffer *leaf;
1644         int slot;
1645         u64 flags;
1646         int ret = 0;
1647
1648         slot = path->slots[0];
1649         leaf = path->nodes[0];
1650
1651         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1652         read_lock(&em_tree->lock);
1653         em = lookup_extent_mapping(em_tree, key->objectid, key->offset);
1654         read_unlock(&em_tree->lock);
1655         if (!em) {
1656                 btrfs_err(fs_info,
1657                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1658                           key->objectid, key->offset);
1659                 return -ENOENT;
1660         }
1661
1662         if (em->start != key->objectid || em->len != key->offset) {
1663                 btrfs_err(fs_info,
1664                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1665                         key->objectid, key->offset, em->start, em->len);
1666                 ret = -EUCLEAN;
1667                 goto out_free_em;
1668         }
1669
1670         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1671                            sizeof(bg));
1672         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1673                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1674
1675         if (flags != (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1676                 btrfs_err(fs_info,
1677 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1678                           key->objectid, key->offset, flags,
1679                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & em->map_lookup->type));
1680                 ret = -EUCLEAN;
1681         }
1682
1683 out_free_em:
1684         free_extent_map(em);
1685         return ret;
1686 }
1687
1688 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1689                                   struct btrfs_path *path,
1690                                   struct btrfs_key *key)
1691 {
1692         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1693         int ret;
1694         struct btrfs_key found_key;
1695         struct extent_buffer *leaf;
1696         int slot;
1697
1698         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, key, path, 0, 0);
1699         if (ret < 0)
1700                 return ret;
1701
1702         while (1) {
1703                 slot = path->slots[0];
1704                 leaf = path->nodes[0];
1705                 if (slot >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
1706                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
1707                         if (ret == 0)
1708                                 continue;
1709                         if (ret < 0)
1710                                 goto out;
1711                         break;
1712                 }
1713                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, slot);
1714
1715                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1716                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1717                         ret = read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1718                         break;
1719                 }
1720
1721                 path->slots[0]++;
1722         }
1723 out:
1724         return ret;
1725 }
1726
1727 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1728 {
1729         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1730                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1731
1732         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
1733         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
1734                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
1735         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
1736                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
1737         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
1738                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
1739         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
1740 }
1741
1742 /**
1743  * Map a physical disk address to a list of logical addresses
1744  *
1745  * @fs_info:       the filesystem
1746  * @chunk_start:   logical address of block group
1747  * @bdev:          physical device to resolve, can be NULL to indicate any device
1748  * @physical:      physical address to map to logical addresses
1749  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
1750  * @naddrs:        length of @logical
1751  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
1752  *
1753  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
1754  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
1755  * block copies.
1756  */
1757 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
1758                      struct block_device *bdev, u64 physical, u64 **logical,
1759                      int *naddrs, int *stripe_len)
1760 {
1761         struct extent_map *em;
1762         struct map_lookup *map;
1763         u64 *buf;
1764         u64 bytenr;
1765         u64 data_stripe_length;
1766         u64 io_stripe_size;
1767         int i, nr = 0;
1768         int ret = 0;
1769
1770         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
1771         if (IS_ERR(em))
1772                 return -EIO;
1773
1774         map = em->map_lookup;
1775         data_stripe_length = em->orig_block_len;
1776         io_stripe_size = map->stripe_len;
1777         chunk_start = em->start;
1778
1779         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
1780         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
1781                 io_stripe_size = map->stripe_len * nr_data_stripes(map);
1782
1783         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
1784         if (!buf) {
1785                 ret = -ENOMEM;
1786                 goto out;
1787         }
1788
1789         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
1790                 bool already_inserted = false;
1791                 u64 stripe_nr;
1792                 u64 offset;
1793                 int j;
1794
1795                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
1796                               data_stripe_length))
1797                         continue;
1798
1799                 if (bdev && map->stripes[i].dev->bdev != bdev)
1800                         continue;
1801
1802                 stripe_nr = physical - map->stripes[i].physical;
1803                 stripe_nr = div64_u64_rem(stripe_nr, map->stripe_len, &offset);
1804
1805                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10) {
1806                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1807                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr, map->sub_stripes);
1808                 } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0) {
1809                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1810                 }
1811                 /*
1812                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
1813                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
1814                  * instead of map->stripe_len
1815                  */
1816
1817                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
1818
1819                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
1820                 for (j = 0; j < nr; j++) {
1821                         if (buf[j] == bytenr) {
1822                                 already_inserted = true;
1823                                 break;
1824                         }
1825                 }
1826
1827                 if (!already_inserted)
1828                         buf[nr++] = bytenr;
1829         }
1830
1831         *logical = buf;
1832         *naddrs = nr;
1833         *stripe_len = io_stripe_size;
1834 out:
1835         free_extent_map(em);
1836         return ret;
1837 }
1838
1839 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
1840 {
1841         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
1842         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
1843         u64 bytenr;
1844         u64 *logical;
1845         int stripe_len;
1846         int i, nr, ret;
1847
1848         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
1849                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
1850                 cache->bytes_super += stripe_len;
1851                 ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, cache->start,
1852                                                 stripe_len);
1853                 if (ret)
1854                         return ret;
1855         }
1856
1857         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
1858                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
1859                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start, NULL,
1860                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
1861                 if (ret)
1862                         return ret;
1863
1864                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
1865                 if (zoned && nr) {
1866                         btrfs_err(fs_info,
1867                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
1868                                   cache->start);
1869                         return -EUCLEAN;
1870                 }
1871
1872                 while (nr--) {
1873                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
1874                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
1875
1876                         cache->bytes_super += len;
1877                         ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, logical[nr],
1878                                                         len);
1879                         if (ret) {
1880                                 kfree(logical);
1881                                 return ret;
1882                         }
1883                 }
1884
1885                 kfree(logical);
1886         }
1887         return 0;
1888 }
1889
1890 static void link_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
1891 {
1892         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
1893         int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(cache->flags);
1894
1895         down_write(&space_info->groups_sem);
1896         list_add_tail(&cache->list, &space_info->block_groups[index]);
1897         up_write(&space_info->groups_sem);
1898 }
1899
1900 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
1901                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
1902 {
1903         struct btrfs_block_group *cache;
1904
1905         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
1906         if (!cache)
1907                 return NULL;
1908
1909         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
1910                                         GFP_NOFS);
1911         if (!cache->free_space_ctl) {
1912                 kfree(cache);
1913                 return NULL;
1914         }
1915
1916         cache->start = start;
1917
1918         cache->fs_info = fs_info;
1919         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
1920
1921         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
1922
1923         refcount_set(&cache->refs, 1);
1924         spin_lock_init(&cache->lock);
1925         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
1926         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
1927         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
1928         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
1929         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
1930         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
1931         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
1932         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
1933         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
1934         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
1935         atomic_set(&cache->frozen, 0);
1936         mutex_init(&cache->free_space_lock);
1937         btrfs_init_full_stripe_locks_tree(&cache->full_stripe_locks_root);
1938
1939         return cache;
1940 }
1941
1942 /*
1943  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
1944  * group
1945  */
1946 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1947 {
1948         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
1949         struct extent_map *em;
1950         struct btrfs_block_group *bg;
1951         u64 start = 0;
1952         int ret = 0;
1953
1954         while (1) {
1955                 read_lock(&map_tree->lock);
1956                 /*
1957                  * lookup_extent_mapping will return the first extent map
1958                  * intersecting the range, so setting @len to 1 is enough to
1959                  * get the first chunk.
1960                  */
1961                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, start, 1);
1962                 read_unlock(&map_tree->lock);
1963                 if (!em)
1964                         break;
1965
1966                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, em->start);
1967                 if (!bg) {
1968                         btrfs_err(fs_info,
1969         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
1970                                      em->start, em->len);
1971                         ret = -EUCLEAN;
1972                         free_extent_map(em);
1973                         break;
1974                 }
1975                 if (bg->start != em->start || bg->length != em->len ||
1976                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
1977                     (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1978                         btrfs_err(fs_info,
1979 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
1980                                 em->start, em->len,
1981                                 em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
1982                                 bg->start, bg->length,
1983                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
1984                         ret = -EUCLEAN;
1985                         free_extent_map(em);
1986                         btrfs_put_block_group(bg);
1987                         break;
1988                 }
1989                 start = em->start + em->len;
1990                 free_extent_map(em);
1991                 btrfs_put_block_group(bg);
1992         }
1993         return ret;
1994 }
1995
1996 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
1997                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
1998                                 const struct btrfs_key *key,
1999                                 int need_clear)
2000 {
2001         struct btrfs_block_group *cache;
2002         struct btrfs_space_info *space_info;
2003         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2004         int ret;
2005
2006         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2007
2008         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2009         if (!cache)
2010                 return -ENOMEM;
2011
2012         cache->length = key->offset;
2013         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2014         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2015         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2016
2017         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2018
2019         if (need_clear) {
2020                 /*
2021                  * When we mount with old space cache, we need to
2022                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2023                  *
2024                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2025                  *    truncate the old free space cache inode and
2026                  *    setup a new one.
2027                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2028                  *    the new space cache info onto disk.
2029                  */
2030                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2031                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2032         }
2033         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2034             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2035                         btrfs_err(info,
2036 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2037                                   cache->start);
2038                         ret = -EINVAL;
2039                         goto error;
2040         }
2041
2042         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2043         if (ret) {
2044                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2045                           cache->start);
2046                 goto error;
2047         }
2048
2049         /*
2050          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2051          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2052          * than we actually do.
2053          */
2054         ret = exclude_super_stripes(cache);
2055         if (ret) {
2056                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2057                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2058                 goto error;
2059         }
2060
2061         /*
2062          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2063          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2064          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2065          * zone_unusable space.
2066          *
2067          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2068          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2069          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2070          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2071          * in the full case.
2072          */
2073         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2074                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2075                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2076                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2077         } else if (cache->length == cache->used) {
2078                 cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2079                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2080                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2081         } else if (cache->used == 0) {
2082                 cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2083                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2084                 add_new_free_space(cache, cache->start,
2085                                    cache->start + cache->length);
2086                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2087         }
2088
2089         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2090         if (ret) {
2091                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2092                 goto error;
2093         }
2094         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2095         btrfs_update_space_info(info, cache->flags, cache->length,
2096                                 cache->used, cache->bytes_super,
2097                                 cache->zone_unusable, &space_info);
2098
2099         cache->space_info = space_info;
2100
2101         link_block_group(cache);
2102
2103         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2104         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2105                 if (cache->used == 0) {
2106                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2107                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2108                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2109                         else
2110                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2111                 }
2112         } else {
2113                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2114         }
2115
2116         return 0;
2117 error:
2118         btrfs_put_block_group(cache);
2119         return ret;
2120 }
2121
2122 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2123 {
2124         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
2125         struct btrfs_space_info *space_info;
2126         struct rb_node *node;
2127         int ret = 0;
2128
2129         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
2130                 struct extent_map *em;
2131                 struct map_lookup *map;
2132                 struct btrfs_block_group *bg;
2133
2134                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
2135                 map = em->map_lookup;
2136                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, em->start);
2137                 if (!bg) {
2138                         ret = -ENOMEM;
2139                         break;
2140                 }
2141
2142                 /* Fill dummy cache as FULL */
2143                 bg->length = em->len;
2144                 bg->flags = map->type;
2145                 bg->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2146                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2147                 bg->used = em->len;
2148                 bg->flags = map->type;
2149                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2150                 /*
2151                  * We may have some valid block group cache added already, in
2152                  * that case we skip to the next one.
2153                  */
2154                 if (ret == -EEXIST) {
2155                         ret = 0;
2156                         btrfs_put_block_group(bg);
2157                         continue;
2158                 }
2159
2160                 if (ret) {
2161                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2162                         btrfs_put_block_group(bg);
2163                         break;
2164                 }
2165
2166                 btrfs_update_space_info(fs_info, bg->flags, em->len, em->len,
2167                                         0, 0, &space_info);
2168                 bg->space_info = space_info;
2169                 link_block_group(bg);
2170
2171                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2172         }
2173         if (!ret)
2174                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2175         return ret;
2176 }
2177
2178 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2179 {
2180         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2181         struct btrfs_path *path;
2182         int ret;
2183         struct btrfs_block_group *cache;
2184         struct btrfs_space_info *space_info;
2185         struct btrfs_key key;
2186         int need_clear = 0;
2187         u64 cache_gen;
2188
2189         if (!root)
2190                 return fill_dummy_bgs(info);
2191
2192         key.objectid = 0;
2193         key.offset = 0;
2194         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2195         path = btrfs_alloc_path();
2196         if (!path)
2197                 return -ENOMEM;
2198
2199         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2200         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2201             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2202                 need_clear = 1;
2203         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2204                 need_clear = 1;
2205
2206         while (1) {
2207                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2208                 struct extent_buffer *leaf;
2209                 int slot;
2210
2211                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2212                 if (ret > 0)
2213                         break;
2214                 if (ret != 0)
2215                         goto error;
2216
2217                 leaf = path->nodes[0];
2218                 slot = path->slots[0];
2219
2220                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2221                                    sizeof(bgi));
2222
2223                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2224                 btrfs_release_path(path);
2225                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2226                 if (ret < 0)
2227                         goto error;
2228                 key.objectid += key.offset;
2229                 key.offset = 0;
2230         }
2231         btrfs_release_path(path);
2232
2233         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2234                 int i;
2235
2236                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2237                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2238                                 continue;
2239                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2240                                                  struct btrfs_block_group,
2241                                                  list);
2242                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2243                 }
2244
2245                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2246                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2247                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2248                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2249                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2250                         continue;
2251                 /*
2252                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2253                  * mirrored block groups.
2254                  */
2255                 list_for_each_entry(cache,
2256                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2257                                 list)
2258                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2259                 list_for_each_entry(cache,
2260                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2261                                 list)
2262                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2263         }
2264
2265         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2266         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2267 error:
2268         btrfs_free_path(path);
2269         /*
2270          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2271          * rescue=ibadroots mount option.
2272          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2273          * continue to mount and grab their data.
2274          */
2275         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2276                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2277         return ret;
2278 }
2279
2280 /*
2281  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2282  * allocation.
2283  *
2284  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2285  * phases.
2286  */
2287 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2288                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2289 {
2290         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2291         struct btrfs_block_group_item bgi;
2292         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2293         struct btrfs_key key;
2294
2295         spin_lock(&block_group->lock);
2296         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2297         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2298                                                    block_group->global_root_id);
2299         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2300         key.objectid = block_group->start;
2301         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2302         key.offset = block_group->length;
2303         spin_unlock(&block_group->lock);
2304
2305         return btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2306 }
2307
2308 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2309                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2310                             u64 start, u64 num_bytes)
2311 {
2312         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2313         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2314         struct btrfs_path *path;
2315         struct btrfs_dev_extent *extent;
2316         struct extent_buffer *leaf;
2317         struct btrfs_key key;
2318         int ret;
2319
2320         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2321         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2322         path = btrfs_alloc_path();
2323         if (!path)
2324                 return -ENOMEM;
2325
2326         key.objectid = device->devid;
2327         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2328         key.offset = start;
2329         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2330         if (ret)
2331                 goto out;
2332
2333         leaf = path->nodes[0];
2334         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2335         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2336         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2337                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2338         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2339
2340         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2341         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2342 out:
2343         btrfs_free_path(path);
2344         return ret;
2345 }
2346
2347 /*
2348  * This function belongs to phase 2.
2349  *
2350  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2351  * phases.
2352  */
2353 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2354                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2355 {
2356         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2357         struct btrfs_device *device;
2358         struct extent_map *em;
2359         struct map_lookup *map;
2360         u64 dev_offset;
2361         u64 stripe_size;
2362         int i;
2363         int ret = 0;
2364
2365         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2366         if (IS_ERR(em))
2367                 return PTR_ERR(em);
2368
2369         map = em->map_lookup;
2370         stripe_size = em->orig_block_len;
2371
2372         /*
2373          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2374          * a device replace operation that replaces the device object associated
2375          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2376          * at any time during that final phase of the device replace operation
2377          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2378          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2379          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2380          */
2381         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2382         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2383                 device = map->stripes[i].dev;
2384                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2385
2386                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2387                                        stripe_size);
2388                 if (ret)
2389                         break;
2390         }
2391         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2392
2393         free_extent_map(em);
2394         return ret;
2395 }
2396
2397 /*
2398  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2399  * chunk allocation.
2400  *
2401  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2402  * phases.
2403  */
2404 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2405 {
2406         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2407         struct btrfs_block_group *block_group;
2408         int ret = 0;
2409
2410         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2411                 int index;
2412
2413                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2414                                                struct btrfs_block_group,
2415                                                bg_list);
2416                 if (ret)
2417                         goto next;
2418
2419                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2420
2421                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2422                 if (ret)
2423                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2424                 if (!block_group->chunk_item_inserted) {
2425                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2426                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2427                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2428                         if (ret)
2429                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2430                 }
2431                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2432                                          block_group->length);
2433                 if (ret)
2434                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2435                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2436
2437                 /*
2438                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2439                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2440                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2441                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2442                  */
2443                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2444                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2445
2446                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2447 next:
2448                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
2449                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2450         }
2451         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2452 }
2453
2454 /*
2455  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2456  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2457  */
2458 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2459 {
2460         u64 div = SZ_1G;
2461         u64 index;
2462
2463         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2464                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2465
2466         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2467         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2468                 div = SZ_128M;
2469
2470         offset = div64_u64(offset, div);
2471         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2472         return index;
2473 }
2474
2475 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2476                                                  u64 bytes_used, u64 type,
2477                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2478 {
2479         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2480         struct btrfs_block_group *cache;
2481         int ret;
2482
2483         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2484
2485         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2486         if (!cache)
2487                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2488
2489         cache->length = size;
2490         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2491         cache->used = bytes_used;
2492         cache->flags = type;
2493         cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2494         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2495         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2496
2497         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2498                 cache->needs_free_space = 1;
2499
2500         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2501         if (ret) {
2502                 btrfs_put_block_group(cache);
2503                 return ERR_PTR(ret);
2504         }
2505
2506         ret = exclude_super_stripes(cache);
2507         if (ret) {
2508                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2509                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2510                 btrfs_put_block_group(cache);
2511                 return ERR_PTR(ret);
2512         }
2513
2514         add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size);
2515
2516         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2517
2518 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2519         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2520                 u64 new_bytes_used = size - bytes_used;
2521
2522                 bytes_used += new_bytes_used >> 1;
2523                 fragment_free_space(cache);
2524         }
2525 #endif
2526         /*
2527          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2528          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2529          * with its ->space_info set.
2530          */
2531         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2532         ASSERT(cache->space_info);
2533
2534         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2535         if (ret) {
2536                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2537                 btrfs_put_block_group(cache);
2538                 return ERR_PTR(ret);
2539         }
2540
2541         /*
2542          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2543          * the rbtree, update the space info's counters.
2544          */
2545         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2546         btrfs_update_space_info(fs_info, cache->flags, size, bytes_used,
2547                                 cache->bytes_super, cache->zone_unusable,
2548                                 &cache->space_info);
2549         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2550
2551         link_block_group(cache);
2552
2553         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2554         trans->delayed_ref_updates++;
2555         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
2556
2557         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2558         return cache;
2559 }
2560
2561 /*
2562  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2563  * group.
2564  *
2565  * @cache:              the destination block group
2566  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2567  *                      ensure we still have some free space after marking this
2568  *                      block group RO.
2569  */
2570 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2571                              bool do_chunk_alloc)
2572 {
2573         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2574         struct btrfs_trans_handle *trans;
2575         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2576         u64 alloc_flags;
2577         int ret;
2578         bool dirty_bg_running;
2579
2580         /*
2581          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2582          * mount.
2583          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2584          * Thus here we skip all chunk allocations.
2585          */
2586         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2587                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2588                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2589                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2590                 return ret;
2591         }
2592
2593         do {
2594                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2595                 if (IS_ERR(trans))
2596                         return PTR_ERR(trans);
2597
2598                 dirty_bg_running = false;
2599
2600                 /*
2601                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2602                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2603                  * back off and let this transaction commit.
2604                  */
2605                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2606                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2607                         u64 transid = trans->transid;
2608
2609                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2610                         btrfs_end_transaction(trans);
2611
2612                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2613                         if (ret)
2614                                 return ret;
2615                         dirty_bg_running = true;
2616                 }
2617         } while (dirty_bg_running);
2618
2619         if (do_chunk_alloc) {
2620                 /*
2621                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2622                  * corresponding block group with the new raid level.
2623                  */
2624                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2625                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2626                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2627                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2628                         /*
2629                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2630                          * already allocated at the new raid level to carry on
2631                          */
2632                         if (ret == -ENOSPC)
2633                                 ret = 0;
2634                         if (ret < 0)
2635                                 goto out;
2636                 }
2637         }
2638
2639         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2640         if (!do_chunk_alloc || ret == -ETXTBSY)
2641                 goto unlock_out;
2642         if (!ret)
2643                 goto out;
2644         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2645         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2646         if (ret < 0)
2647                 goto out;
2648         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2649         if (ret == -ETXTBSY)
2650                 goto unlock_out;
2651 out:
2652         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2653                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2654                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2655                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2656                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2657         }
2658 unlock_out:
2659         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2660
2661         btrfs_end_transaction(trans);
2662         return ret;
2663 }
2664
2665 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2666 {
2667         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2668         u64 num_bytes;
2669
2670         BUG_ON(!cache->ro);
2671
2672         spin_lock(&sinfo->lock);
2673         spin_lock(&cache->lock);
2674         if (!--cache->ro) {
2675                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2676                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2677                         cache->zone_unusable =
2678                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2679                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2680                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2681                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2682                 }
2683                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2684                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2685                             cache->zone_unusable - cache->used;
2686                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2687                 list_del_init(&cache->ro_list);
2688         }
2689         spin_unlock(&cache->lock);
2690         spin_unlock(&sinfo->lock);
2691 }
2692
2693 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2694                                    struct btrfs_path *path,
2695                                    struct btrfs_block_group *cache)
2696 {
2697         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2698         int ret;
2699         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2700         unsigned long bi;
2701         struct extent_buffer *leaf;
2702         struct btrfs_block_group_item bgi;
2703         struct btrfs_key key;
2704
2705         key.objectid = cache->start;
2706         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2707         key.offset = cache->length;
2708
2709         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2710         if (ret) {
2711                 if (ret > 0)
2712                         ret = -ENOENT;
2713                 goto fail;
2714         }
2715
2716         leaf = path->nodes[0];
2717         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2718         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, cache->used);
2719         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2720                                                    cache->global_root_id);
2721         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
2722         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
2723         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2724 fail:
2725         btrfs_release_path(path);
2726         return ret;
2727
2728 }
2729
2730 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
2731                             struct btrfs_trans_handle *trans,
2732                             struct btrfs_path *path)
2733 {
2734         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
2735         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
2736         struct inode *inode = NULL;
2737         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2738         u64 alloc_hint = 0;
2739         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
2740         u64 cache_size = 0;
2741         int retries = 0;
2742         int ret = 0;
2743
2744         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2745                 return 0;
2746
2747         /*
2748          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
2749          * block group.
2750          */
2751         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
2752                 spin_lock(&block_group->lock);
2753                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
2754                 spin_unlock(&block_group->lock);
2755                 return 0;
2756         }
2757
2758         if (TRANS_ABORTED(trans))
2759                 return 0;
2760 again:
2761         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
2762         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
2763                 ret = PTR_ERR(inode);
2764                 btrfs_release_path(path);
2765                 goto out;
2766         }
2767
2768         if (IS_ERR(inode)) {
2769                 BUG_ON(retries);
2770                 retries++;
2771
2772                 if (block_group->ro)
2773                         goto out_free;
2774
2775                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
2776                 if (ret)
2777                         goto out_free;
2778                 goto again;
2779         }
2780
2781         /*
2782          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
2783          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
2784          * time.
2785          */
2786         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
2787         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
2788         if (ret) {
2789                 /*
2790                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
2791                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
2792                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
2793                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
2794                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
2795                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
2796                  * transaction, this only happens in really bad situations
2797                  * anyway.
2798                  */
2799                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2800                 goto out_put;
2801         }
2802         WARN_ON(ret);
2803
2804         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
2805         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
2806             i_size_read(inode)) {
2807                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2808                 goto out_put;
2809         }
2810
2811         if (i_size_read(inode) > 0) {
2812                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
2813                                         &fs_info->global_block_rsv);
2814                 if (ret)
2815                         goto out_put;
2816
2817                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
2818                 if (ret)
2819                         goto out_put;
2820         }
2821
2822         spin_lock(&block_group->lock);
2823         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
2824             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
2825                 /*
2826                  * don't bother trying to write stuff out _if_
2827                  * a) we're not cached,
2828                  * b) we're with nospace_cache mount option,
2829                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
2830                  */
2831                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
2832                 spin_unlock(&block_group->lock);
2833                 goto out_put;
2834         }
2835         spin_unlock(&block_group->lock);
2836
2837         /*
2838          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
2839          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
2840          */
2841         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
2842                 ret = -ENOSPC;
2843                 goto out_put;
2844         }
2845
2846         /*
2847          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
2848          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
2849          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
2850          * cache.
2851          */
2852         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
2853         if (!cache_size)
2854                 cache_size = 1;
2855
2856         cache_size *= 16;
2857         cache_size *= fs_info->sectorsize;
2858
2859         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
2860                                           cache_size);
2861         if (ret)
2862                 goto out_put;
2863
2864         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
2865                                               cache_size, cache_size,
2866                                               &alloc_hint);
2867         /*
2868          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
2869          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
2870          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
2871          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
2872          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
2873          * space the next time around.
2874          */
2875         if (!ret)
2876                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2877         else if (ret == -ENOSPC)
2878                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
2879
2880 out_put:
2881         iput(inode);
2882 out_free:
2883         btrfs_release_path(path);
2884 out:
2885         spin_lock(&block_group->lock);
2886         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
2887                 block_group->cache_generation = trans->transid;
2888         block_group->disk_cache_state = dcs;
2889         spin_unlock(&block_group->lock);
2890
2891         extent_changeset_free(data_reserved);
2892         return ret;
2893 }
2894
2895 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
2896 {
2897         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2898         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
2899         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2900         struct btrfs_path *path;
2901
2902         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
2903             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2904                 return 0;
2905
2906         path = btrfs_alloc_path();
2907         if (!path)
2908                 return -ENOMEM;
2909
2910         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
2911         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
2912                                  dirty_list) {
2913                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
2914                         cache_save_setup(cache, trans, path);
2915         }
2916
2917         btrfs_free_path(path);
2918         return 0;
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
2923  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
2924  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
2925  * lot of latency into the commit.
2926  *
2927  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
2928  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
2929  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
2930  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
2931  * join the commit.
2932  */
2933 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2934 {
2935         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2936         struct btrfs_block_group *cache;
2937         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2938         int ret = 0;
2939         int should_put;
2940         struct btrfs_path *path = NULL;
2941         LIST_HEAD(dirty);
2942         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
2943         int loops = 0;
2944
2945         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2946         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
2947                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2948                 return 0;
2949         }
2950         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
2951         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2952
2953 again:
2954         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
2955         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
2956
2957         if (!path) {
2958                 path = btrfs_alloc_path();
2959                 if (!path) {
2960                         ret = -ENOMEM;
2961                         goto out;
2962                 }
2963         }
2964
2965         /*
2966          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
2967          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
2968          * writing out the cache
2969          */
2970         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
2971         while (!list_empty(&dirty)) {
2972                 bool drop_reserve = true;
2973
2974                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
2975                                          dirty_list);
2976                 /*
2977                  * This can happen if something re-dirties a block group that
2978                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
2979                  * it all again
2980                  */
2981                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
2982                         list_del_init(&cache->io_list);
2983                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
2984                         btrfs_put_block_group(cache);
2985                 }
2986
2987
2988                 /*
2989                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
2990                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
2991                  * we wait.
2992                  *
2993                  * Since we're not running in the commit critical section
2994                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
2995                  */
2996                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2997                 list_del_init(&cache->dirty_list);
2998                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2999
3000                 should_put = 1;
3001
3002                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3003
3004                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3005                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3006                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3007                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3008                                 should_put = 0;
3009
3010                                 /*
3011                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3012                                  * io_list, also refer to the definition of
3013                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3014                                  */
3015                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3016                         } else {
3017                                 /*
3018                                  * If we failed to write the cache, the
3019                                  * generation will be bad and life goes on
3020                                  */
3021                                 ret = 0;
3022                         }
3023                 }
3024                 if (!ret) {
3025                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3026                         /*
3027                          * Our block group might still be attached to the list
3028                          * of new block groups in the transaction handle of some
3029                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3030                          * means its block group item isn't yet in the extent
3031                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3032                          * try again later in the critical section of the
3033                          * transaction commit.
3034                          */
3035                         if (ret == -ENOENT) {
3036                                 ret = 0;
3037                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3038                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3039                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3040                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3041                                         btrfs_get_block_group(cache);
3042                                         drop_reserve = false;
3043                                 }
3044                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3045                         } else if (ret) {
3046                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3047                         }
3048                 }
3049
3050                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3051                 if (should_put)
3052                         btrfs_put_block_group(cache);
3053                 if (drop_reserve)
3054                         btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3055                 /*
3056                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3057                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3058                  * removed.
3059                  */
3060                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3061                 if (ret)
3062                         goto out;
3063                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3064         }
3065         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3066
3067         /*
3068          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3069          * and then loop back (just once)
3070          */
3071         if (!ret)
3072                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3073         if (!ret && loops == 0) {
3074                 loops++;
3075                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3076                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3077                 /*
3078                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3079                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3080                  */
3081                 if (!list_empty(&dirty)) {
3082                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3083                         goto again;
3084                 }
3085                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3086         }
3087 out:
3088         if (ret < 0) {
3089                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3090                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3091                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3092                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3093         }
3094
3095         btrfs_free_path(path);
3096         return ret;
3097 }
3098
3099 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3100 {
3101         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3102         struct btrfs_block_group *cache;
3103         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3104         int ret = 0;
3105         int should_put;
3106         struct btrfs_path *path;
3107         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3108
3109         path = btrfs_alloc_path();
3110         if (!path)
3111                 return -ENOMEM;
3112
3113         /*
3114          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3115          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3116          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3117          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3118          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3119          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3120          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3121          * caches is triggered by an earlier call to
3122          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3123          * loop.
3124          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3125          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3126          * in one shot.
3127          */
3128         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3129         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3130                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3131                                          struct btrfs_block_group,
3132                                          dirty_list);
3133
3134                 /*
3135                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3136                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3137                  * then do it all again
3138                  */
3139                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3140                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3141                         list_del_init(&cache->io_list);
3142                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3143                         btrfs_put_block_group(cache);
3144                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3145                 }
3146
3147                 /*
3148                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3149                  * any pending IO
3150                  */
3151                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3152                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3153                 should_put = 1;
3154
3155                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3156
3157                 if (!ret)
3158                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans,
3159                                                      (unsigned long) -1);
3160
3161                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3162                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3163                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3164                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3165                                 should_put = 0;
3166                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3167                         } else {
3168                                 /*
3169                                  * If we failed to write the cache, the
3170                                  * generation will be bad and life goes on
3171                                  */
3172                                 ret = 0;
3173                         }
3174                 }
3175                 if (!ret) {
3176                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3177                         /*
3178                          * One of the free space endio workers might have
3179                          * created a new block group while updating a free space
3180                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3181                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3182                          * which case the new block group is still attached to
3183                          * its transaction handle and its creation has not
3184                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3185                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3186                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3187                          * very rare case so no need for a more efficient and
3188                          * complex approach.
3189                          */
3190                         if (ret == -ENOENT) {
3191                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3192                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3193                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3194                         }
3195                         if (ret)
3196                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3197                 }
3198
3199                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3200                 if (should_put)
3201                         btrfs_put_block_group(cache);
3202                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3203                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3204         }
3205         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3206
3207         /*
3208          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3209          * to use it without any locking
3210          */
3211         while (!list_empty(io)) {
3212                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3213                                          io_list);
3214                 list_del_init(&cache->io_list);
3215                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3216                 btrfs_put_block_group(cache);
3217         }
3218
3219         btrfs_free_path(path);
3220         return ret;
3221 }
3222
3223 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3224                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3225 {
3226         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3227         struct btrfs_block_group *cache = NULL;
3228         u64 total = num_bytes;
3229         u64 old_val;
3230         u64 byte_in_group;
3231         int factor;
3232         int ret = 0;
3233
3234         /* Block accounting for super block */
3235         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3236         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3237         if (alloc)
3238                 old_val += num_bytes;
3239         else
3240                 old_val -= num_bytes;
3241         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3242         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3243
3244         while (total) {
3245                 cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3246                 if (!cache) {
3247                         ret = -ENOENT;
3248                         break;
3249                 }
3250                 factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3251
3252                 /*
3253                  * If this block group has free space cache written out, we
3254                  * need to make sure to load it if we are removing space.  This
3255                  * is because we need the unpinning stage to actually add the
3256                  * space back to the block group, otherwise we will leak space.
3257                  */
3258                 if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3259                         btrfs_cache_block_group(cache, 1);
3260
3261                 byte_in_group = bytenr - cache->start;
3262                 WARN_ON(byte_in_group > cache->length);
3263
3264                 spin_lock(&cache->space_info->lock);
3265                 spin_lock(&cache->lock);
3266
3267                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3268                     cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3269                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3270
3271                 old_val = cache->used;
3272                 num_bytes = min(total, cache->length - byte_in_group);
3273                 if (alloc) {
3274                         old_val += num_bytes;
3275                         cache->used = old_val;
3276                         cache->reserved -= num_bytes;
3277                         cache->space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3278                         cache->space_info->bytes_used += num_bytes;
3279                         cache->space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3280                         spin_unlock(&cache->lock);
3281                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3282                 } else {
3283                         old_val -= num_bytes;
3284                         cache->used = old_val;
3285                         cache->pinned += num_bytes;
3286                         btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info,
3287                                         cache->space_info, num_bytes);
3288                         cache->space_info->bytes_used -= num_bytes;
3289                         cache->space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3290                         spin_unlock(&cache->lock);
3291                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3292
3293                         set_extent_dirty(&trans->transaction->pinned_extents,
3294                                          bytenr, bytenr + num_bytes - 1,
3295                                          GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL);
3296                 }
3297
3298                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3299                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3300                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3301                                       &trans->transaction->dirty_bgs);
3302                         trans->delayed_ref_updates++;
3303                         btrfs_get_block_group(cache);
3304                 }
3305                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3306
3307                 /*
3308                  * No longer have used bytes in this block group, queue it for
3309                  * deletion. We do this after adding the block group to the
3310                  * dirty list to avoid races between cleaner kthread and space
3311                  * cache writeout.
3312                  */
3313                 if (!alloc && old_val == 0) {
3314                         if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3315                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
3316                 }
3317
3318                 btrfs_put_block_group(cache);
3319                 total -= num_bytes;
3320                 bytenr += num_bytes;
3321         }
3322
3323         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3324         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
3325         return ret;
3326 }
3327
3328 /**
3329  * btrfs_add_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3330  * @cache:      The cache we are manipulating
3331  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3332  *              @num_bytes except for the compress path.
3333  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3334  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3335  *
3336  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3337  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3338  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3339  */
3340 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3341                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc)
3342 {
3343         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3344         int ret = 0;
3345
3346         spin_lock(&space_info->lock);
3347         spin_lock(&cache->lock);
3348         if (cache->ro) {
3349                 ret = -EAGAIN;
3350         } else {
3351                 cache->reserved += num_bytes;
3352                 space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3353                 trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3354                                               space_info->flags, num_bytes, 1);
3355                 btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3356                                                       space_info, -ram_bytes);
3357                 if (delalloc)
3358                         cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3359
3360                 /*
3361                  * Compression can use less space than we reserved, so wake
3362                  * tickets if that happens
3363                  */
3364                 if (num_bytes < ram_bytes)
3365                         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3366         }
3367         spin_unlock(&cache->lock);
3368         spin_unlock(&space_info->lock);
3369         return ret;
3370 }
3371
3372 /**
3373  * btrfs_free_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3374  * @cache:      The cache we are manipulating
3375  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3376  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3377  *
3378  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3379  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3380  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3381  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3382  */
3383 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3384                                u64 num_bytes, int delalloc)
3385 {
3386         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3387
3388         spin_lock(&space_info->lock);
3389         spin_lock(&cache->lock);
3390         if (cache->ro)
3391                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3392         cache->reserved -= num_bytes;
3393         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3394         space_info->max_extent_size = 0;
3395
3396         if (delalloc)
3397                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3398         spin_unlock(&cache->lock);
3399
3400         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3401         spin_unlock(&space_info->lock);
3402 }
3403
3404 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3405 {
3406         struct list_head *head = &info->space_info;
3407         struct btrfs_space_info *found;
3408
3409         list_for_each_entry(found, head, list) {
3410                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3411                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3412         }
3413 }
3414
3415 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3416                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3417 {
3418         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3419         u64 thresh;
3420
3421         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3422                 return 1;
3423
3424         /*
3425          * in limited mode, we want to have some free space up to
3426          * about 1% of the FS size.
3427          */
3428         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3429                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3430                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, div_factor_fine(thresh, 1));
3431
3432                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3433                         return 1;
3434         }
3435
3436         if (bytes_used + SZ_2M < div_factor(sinfo->total_bytes, 8))
3437                 return 0;
3438         return 1;
3439 }
3440
3441 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3442 {
3443         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3444
3445         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3446 }
3447
3448 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3449 {
3450         struct btrfs_block_group *bg;
3451         int ret;
3452
3453         /*
3454          * Check if we have enough space in the system space info because we
3455          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3456          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3457          * system block group if needed.
3458          */
3459         check_system_chunk(trans, flags);
3460
3461         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3462         if (IS_ERR(bg)) {
3463                 ret = PTR_ERR(bg);
3464                 goto out;
3465         }
3466
3467         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3468         /*
3469          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3470          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3471          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3472          *
3473          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3474          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3475          *    for extent allocation.
3476          *
3477          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3478          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3479          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3480          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3481          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3482          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3483          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3484          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3485          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3486          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3487          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3488          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3489          *    we were not mounted in degraded mode;
3490          *
3491          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3492          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3493          *    above. However right after we called it, the only system block group
3494          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3495          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3496          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3497          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3498          *
3499          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3500          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3501          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3502          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3503          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3504          *    then adds back the entry to the block group cache).
3505          */
3506         if (ret == -ENOSPC) {
3507                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3508                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3509
3510                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3511                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3512                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3513                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3514                         goto out;
3515                 }
3516
3517                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3518                 if (ret) {
3519                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3520                         goto out;
3521                 }
3522
3523                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3524                 if (ret) {
3525                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3526                         goto out;
3527                 }
3528         } else if (ret) {
3529                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3530                 goto out;
3531         }
3532 out:
3533         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3534
3535         if (ret)
3536                 return ERR_PTR(ret);
3537
3538         btrfs_get_block_group(bg);
3539         return bg;
3540 }
3541
3542 /*
3543  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3544  *
3545  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3546  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3547  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3548  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3549  *
3550  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3551  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3552  *    btree.
3553  *
3554  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3555  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3556  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3557  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3558  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3559  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3560  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3561  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3562  *
3563  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3564  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3565  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3566  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3567  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3568  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3569  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3570  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3571  *
3572  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3573  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3574  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3575  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3576  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3577  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3578  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3579  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3580  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3581  *    the RAID1 filesystem);
3582  *
3583  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3584  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3585  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3586  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3587  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3588  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3589  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3590  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3591  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3592  *    tree extent buffers;
3593  *
3594  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3595  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3596  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3597  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3598  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3599  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3600  *    block group).
3601  *
3602  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3603  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3604  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3605  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3606  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3607  *
3608  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3609  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3610  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3611  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3612  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3613  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3614  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3615  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3616  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3617  *
3618  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3619  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3620  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3621  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3622  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3623  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3624  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3625  * See the comment below for more details.
3626  *
3627  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3628  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3629  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3630  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3631  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3632  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3633  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3634  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3635  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3636  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3637  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3638  *
3639  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3640  *
3641  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3642  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3643  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3644  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3645  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3646  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3647  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3648  */
3649 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3650                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3651 {
3652         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3653         struct btrfs_space_info *space_info;
3654         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3655         bool wait_for_alloc = false;
3656         bool should_alloc = false;
3657         bool from_extent_allocation = false;
3658         int ret = 0;
3659
3660         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
3661                 from_extent_allocation = true;
3662                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3663         }
3664
3665         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
3666         if (trans->allocating_chunk)
3667                 return -ENOSPC;
3668         /*
3669          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
3670          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
3671          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
3672          *
3673          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
3674          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
3675          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
3676          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
3677          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
3678          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
3679          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
3680          * in order to add the chunk item or update a device item.
3681          *
3682          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
3683          * before updating the chunk btree, by calling either
3684          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
3685          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
3686          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
3687          * The task will have to either retry or fail.
3688          */
3689         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3690                 return -ENOSPC;
3691
3692         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
3693         ASSERT(space_info);
3694
3695         do {
3696                 spin_lock(&space_info->lock);
3697                 if (force < space_info->force_alloc)
3698                         force = space_info->force_alloc;
3699                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
3700                 if (space_info->full) {
3701                         /* No more free physical space */
3702                         if (should_alloc)
3703                                 ret = -ENOSPC;
3704                         else
3705                                 ret = 0;
3706                         spin_unlock(&space_info->lock);
3707                         return ret;
3708                 } else if (!should_alloc) {
3709                         spin_unlock(&space_info->lock);
3710                         return 0;
3711                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
3712                         /*
3713                          * Someone is already allocating, so we need to block
3714                          * until this someone is finished and then loop to
3715                          * recheck if we should continue with our allocation
3716                          * attempt.
3717                          */
3718                         wait_for_alloc = true;
3719                         spin_unlock(&space_info->lock);
3720                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3721                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3722                 } else {
3723                         /* Proceed with allocation */
3724                         space_info->chunk_alloc = 1;
3725                         wait_for_alloc = false;
3726                         spin_unlock(&space_info->lock);
3727                 }
3728
3729                 cond_resched();
3730         } while (wait_for_alloc);
3731
3732         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3733         trans->allocating_chunk = true;
3734
3735         /*
3736          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
3737          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
3738          */
3739         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
3740                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
3741
3742         /*
3743          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
3744          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
3745          * FS as well.
3746          */
3747         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
3748                 fs_info->data_chunk_allocations++;
3749                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
3750                       fs_info->metadata_ratio))
3751                         force_metadata_allocation(fs_info);
3752         }
3753
3754         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
3755         trans->allocating_chunk = false;
3756
3757         if (IS_ERR(ret_bg)) {
3758                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
3759         } else if (from_extent_allocation) {
3760                 /*
3761                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
3762                  * it now. Failure is OK for now.
3763                  */
3764                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
3765         }
3766
3767         if (!ret)
3768                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
3769
3770         spin_lock(&space_info->lock);
3771         if (ret < 0) {
3772                 if (ret == -ENOSPC)
3773                         space_info->full = 1;
3774                 else
3775                         goto out;
3776         } else {
3777                 ret = 1;
3778                 space_info->max_extent_size = 0;
3779         }
3780
3781         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3782 out:
3783         space_info->chunk_alloc = 0;
3784         spin_unlock(&space_info->lock);
3785         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3786
3787         return ret;
3788 }
3789
3790 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
3791 {
3792         u64 num_dev;
3793
3794         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
3795         if (!num_dev)
3796                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
3797
3798         return num_dev;
3799 }
3800
3801 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
3802                                 u64 bytes,
3803                                 u64 type)
3804 {
3805         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3806         struct btrfs_space_info *info;
3807         u64 left;
3808         int ret = 0;
3809
3810         /*
3811          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
3812          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
3813          */
3814         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3815
3816         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3817         spin_lock(&info->lock);
3818         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
3819         spin_unlock(&info->lock);
3820
3821         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
3822                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
3823                            left, bytes, type);
3824                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
3825         }
3826
3827         if (left < bytes) {
3828                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3829                 struct btrfs_block_group *bg;
3830
3831                 /*
3832                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
3833                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
3834                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
3835                  * or created in the current transaction for example).
3836                  */
3837                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3838                 if (IS_ERR(bg)) {
3839                         ret = PTR_ERR(bg);
3840                 } else {
3841                         /*
3842                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
3843                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
3844                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
3845                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
3846                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
3847                          * block group we just created was just turned into RO
3848                          * mode by a scrub for example, or a running discard
3849                          * temporarily removed its free space entries, etc.
3850                          */
3851                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3852                 }
3853         }
3854
3855         if (!ret) {
3856                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
3857                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
3858                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
3859                 if (!ret)
3860                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
3861         }
3862 }
3863
3864 /*
3865  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
3866  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
3867  */
3868 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3869 {
3870         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3871         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
3872         u64 bytes;
3873
3874         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
3875         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
3876                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3877
3878         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
3879 }
3880
3881 /*
3882  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
3883  * chunk btree.
3884  *
3885  * @trans:              A transaction handle.
3886  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
3887  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
3888  *                      of an existing item.
3889  *
3890  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
3891  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
3892  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
3893  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
3894  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
3895  *
3896  */
3897 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
3898                                   bool is_item_insertion)
3899 {
3900         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3901         u64 bytes;
3902
3903         if (is_item_insertion)
3904                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3905         else
3906                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
3907
3908         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3909         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3910         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3911 }
3912
3913 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
3914 {
3915         struct btrfs_block_group *block_group;
3916         u64 last = 0;
3917
3918         while (1) {
3919                 struct inode *inode;
3920
3921                 block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, last);
3922                 while (block_group) {
3923                         btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
3924                         spin_lock(&block_group->lock);
3925                         if (block_group->iref)
3926                                 break;
3927                         spin_unlock(&block_group->lock);
3928                         block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
3929                 }
3930                 if (!block_group) {
3931                         if (last == 0)
3932                                 break;
3933                         last = 0;
3934                         continue;
3935                 }
3936
3937                 inode = block_group->inode;
3938                 block_group->iref = 0;
3939                 block_group->inode = NULL;
3940                 spin_unlock(&block_group->lock);
3941                 ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
3942                 iput(inode);
3943                 last = block_group->start + block_group->length;
3944                 btrfs_put_block_group(block_group);
3945         }
3946 }
3947
3948 /*
3949  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
3950  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
3951  * freed the block groups before stopping them.
3952  */
3953 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
3954 {
3955         struct btrfs_block_group *block_group;
3956         struct btrfs_space_info *space_info;
3957         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
3958         struct rb_node *n;
3959
3960         spin_lock(&info->block_group_cache_lock);
3961         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
3962                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
3963                                          struct btrfs_caching_control, list);
3964                 list_del(&caching_ctl->list);
3965                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
3966         }
3967         spin_unlock(&info->block_group_cache_lock);
3968
3969         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
3970         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
3971                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
3972                                                struct btrfs_block_group,
3973                                                bg_list);
3974                 list_del_init(&block_group->bg_list);
3975                 btrfs_put_block_group(block_group);
3976         }
3977
3978         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
3979                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
3980                                                struct btrfs_block_group,
3981                                                bg_list);
3982                 list_del_init(&block_group->bg_list);
3983                 btrfs_put_block_group(block_group);
3984         }
3985         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
3986
3987         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
3988         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
3989                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
3990                                                struct btrfs_block_group,
3991                                                active_bg_list);
3992                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
3993                 btrfs_put_block_group(block_group);
3994         }
3995         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
3996
3997         spin_lock(&info->block_group_cache_lock);
3998         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree)) != NULL) {
3999                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4000                                        cache_node);
4001                 rb_erase(&block_group->cache_node,
4002                          &info->block_group_cache_tree);
4003                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4004                 spin_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4005
4006                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4007                 list_del(&block_group->list);
4008                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4009
4010                 /*
4011                  * We haven't cached this block group, which means we could
4012                  * possibly have excluded extents on this block group.
4013                  */
4014                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4015                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4016                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4017
4018                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4019                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4020                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4021                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4022                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4023                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4024                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4025                 btrfs_put_block_group(block_group);
4026
4027                 spin_lock(&info->block_group_cache_lock);
4028         }
4029         spin_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4030
4031         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4032
4033         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4034                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4035                                         struct btrfs_space_info,
4036                                         list);
4037
4038                 /*
4039                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4040                  * important and indicates a real bug if this happens.
4041                  */
4042                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4043                             space_info->bytes_may_use > 0))
4044                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4045
4046                 /*
4047                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4048                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4049                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4050                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4051                  * that case.
4052                  */
4053                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4054                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4055                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4056                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4057                 }
4058
4059                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4060                 list_del(&space_info->list);
4061                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4062         }
4063         return 0;
4064 }
4065
4066 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4067 {
4068         atomic_inc(&cache->frozen);
4069 }
4070
4071 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4072 {
4073         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4074         struct extent_map_tree *em_tree;
4075         struct extent_map *em;
4076         bool cleanup;
4077
4078         spin_lock(&block_group->lock);
4079         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4080                    block_group->removed);
4081         spin_unlock(&block_group->lock);
4082
4083         if (cleanup) {
4084                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
4085                 write_lock(&em_tree->lock);
4086                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, block_group->start,
4087                                            1);
4088                 BUG_ON(!em); /* logic error, can't happen */
4089                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
4090                 write_unlock(&em_tree->lock);
4091
4092                 /* once for us and once for the tree */
4093                 free_extent_map(em);
4094                 free_extent_map(em);
4095
4096                 /*
4097                  * We may have left one free space entry and other possible
4098                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4099                  * Free them if any.
4100                  */
4101                 __btrfs_remove_free_space_cache(block_group->free_space_ctl);
4102         }
4103 }
4104
4105 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4106 {
4107         bool ret = true;
4108
4109         spin_lock(&bg->lock);
4110         if (bg->ro)
4111                 ret = false;
4112         else
4113                 bg->swap_extents++;
4114         spin_unlock(&bg->lock);
4115
4116         return ret;
4117 }
4118
4119 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4120 {
4121         spin_lock(&bg->lock);
4122         ASSERT(!bg->ro);
4123         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4124         bg->swap_extents -= amount;
4125         spin_unlock(&bg->lock);
4126 }