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