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