Merge tag 'gfs2-v6.4-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gfs2...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / volumes.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #include <linux/sched.h>
7 #include <linux/sched/mm.h>
8 #include <linux/slab.h>
9 #include <linux/ratelimit.h>
10 #include <linux/kthread.h>
11 #include <linux/semaphore.h>
12 #include <linux/uuid.h>
13 #include <linux/list_sort.h>
14 #include <linux/namei.h>
15 #include "misc.h"
16 #include "ctree.h"
17 #include "extent_map.h"
18 #include "disk-io.h"
19 #include "transaction.h"
20 #include "print-tree.h"
21 #include "volumes.h"
22 #include "raid56.h"
23 #include "rcu-string.h"
24 #include "dev-replace.h"
25 #include "sysfs.h"
26 #include "tree-checker.h"
27 #include "space-info.h"
28 #include "block-group.h"
29 #include "discard.h"
30 #include "zoned.h"
31 #include "fs.h"
32 #include "accessors.h"
33 #include "uuid-tree.h"
34 #include "ioctl.h"
35 #include "relocation.h"
36 #include "scrub.h"
37 #include "super.h"
38
39 #define BTRFS_BLOCK_GROUP_STRIPE_MASK   (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 | \
40                                          BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 | \
41                                          BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
42
43 const struct btrfs_raid_attr btrfs_raid_array[BTRFS_NR_RAID_TYPES] = {
44         [BTRFS_RAID_RAID10] = {
45                 .sub_stripes    = 2,
46                 .dev_stripes    = 1,
47                 .devs_max       = 0,    /* 0 == as many as possible */
48                 .devs_min       = 2,
49                 .tolerated_failures = 1,
50                 .devs_increment = 2,
51                 .ncopies        = 2,
52                 .nparity        = 0,
53                 .raid_name      = "raid10",
54                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10,
55                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID10_MIN_NOT_MET,
56         },
57         [BTRFS_RAID_RAID1] = {
58                 .sub_stripes    = 1,
59                 .dev_stripes    = 1,
60                 .devs_max       = 2,
61                 .devs_min       = 2,
62                 .tolerated_failures = 1,
63                 .devs_increment = 2,
64                 .ncopies        = 2,
65                 .nparity        = 0,
66                 .raid_name      = "raid1",
67                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1,
68                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1_MIN_NOT_MET,
69         },
70         [BTRFS_RAID_RAID1C3] = {
71                 .sub_stripes    = 1,
72                 .dev_stripes    = 1,
73                 .devs_max       = 3,
74                 .devs_min       = 3,
75                 .tolerated_failures = 2,
76                 .devs_increment = 3,
77                 .ncopies        = 3,
78                 .nparity        = 0,
79                 .raid_name      = "raid1c3",
80                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3,
81                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1C3_MIN_NOT_MET,
82         },
83         [BTRFS_RAID_RAID1C4] = {
84                 .sub_stripes    = 1,
85                 .dev_stripes    = 1,
86                 .devs_max       = 4,
87                 .devs_min       = 4,
88                 .tolerated_failures = 3,
89                 .devs_increment = 4,
90                 .ncopies        = 4,
91                 .nparity        = 0,
92                 .raid_name      = "raid1c4",
93                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4,
94                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1C4_MIN_NOT_MET,
95         },
96         [BTRFS_RAID_DUP] = {
97                 .sub_stripes    = 1,
98                 .dev_stripes    = 2,
99                 .devs_max       = 1,
100                 .devs_min       = 1,
101                 .tolerated_failures = 0,
102                 .devs_increment = 1,
103                 .ncopies        = 2,
104                 .nparity        = 0,
105                 .raid_name      = "dup",
106                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP,
107                 .mindev_error   = 0,
108         },
109         [BTRFS_RAID_RAID0] = {
110                 .sub_stripes    = 1,
111                 .dev_stripes    = 1,
112                 .devs_max       = 0,
113                 .devs_min       = 1,
114                 .tolerated_failures = 0,
115                 .devs_increment = 1,
116                 .ncopies        = 1,
117                 .nparity        = 0,
118                 .raid_name      = "raid0",
119                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0,
120                 .mindev_error   = 0,
121         },
122         [BTRFS_RAID_SINGLE] = {
123                 .sub_stripes    = 1,
124                 .dev_stripes    = 1,
125                 .devs_max       = 1,
126                 .devs_min       = 1,
127                 .tolerated_failures = 0,
128                 .devs_increment = 1,
129                 .ncopies        = 1,
130                 .nparity        = 0,
131                 .raid_name      = "single",
132                 .bg_flag        = 0,
133                 .mindev_error   = 0,
134         },
135         [BTRFS_RAID_RAID5] = {
136                 .sub_stripes    = 1,
137                 .dev_stripes    = 1,
138                 .devs_max       = 0,
139                 .devs_min       = 2,
140                 .tolerated_failures = 1,
141                 .devs_increment = 1,
142                 .ncopies        = 1,
143                 .nparity        = 1,
144                 .raid_name      = "raid5",
145                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5,
146                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID5_MIN_NOT_MET,
147         },
148         [BTRFS_RAID_RAID6] = {
149                 .sub_stripes    = 1,
150                 .dev_stripes    = 1,
151                 .devs_max       = 0,
152                 .devs_min       = 3,
153                 .tolerated_failures = 2,
154                 .devs_increment = 1,
155                 .ncopies        = 1,
156                 .nparity        = 2,
157                 .raid_name      = "raid6",
158                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6,
159                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID6_MIN_NOT_MET,
160         },
161 };
162
163 /*
164  * Convert block group flags (BTRFS_BLOCK_GROUP_*) to btrfs_raid_types, which
165  * can be used as index to access btrfs_raid_array[].
166  */
167 enum btrfs_raid_types __attribute_const__ btrfs_bg_flags_to_raid_index(u64 flags)
168 {
169         const u64 profile = (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK);
170
171         if (!profile)
172                 return BTRFS_RAID_SINGLE;
173
174         return BTRFS_BG_FLAG_TO_INDEX(profile);
175 }
176
177 const char *btrfs_bg_type_to_raid_name(u64 flags)
178 {
179         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(flags);
180
181         if (index >= BTRFS_NR_RAID_TYPES)
182                 return NULL;
183
184         return btrfs_raid_array[index].raid_name;
185 }
186
187 int btrfs_nr_parity_stripes(u64 type)
188 {
189         enum btrfs_raid_types index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
190
191         return btrfs_raid_array[index].nparity;
192 }
193
194 /*
195  * Fill @buf with textual description of @bg_flags, no more than @size_buf
196  * bytes including terminating null byte.
197  */
198 void btrfs_describe_block_groups(u64 bg_flags, char *buf, u32 size_buf)
199 {
200         int i;
201         int ret;
202         char *bp = buf;
203         u64 flags = bg_flags;
204         u32 size_bp = size_buf;
205
206         if (!flags) {
207                 strcpy(bp, "NONE");
208                 return;
209         }
210
211 #define DESCRIBE_FLAG(flag, desc)                                               \
212         do {                                                            \
213                 if (flags & (flag)) {                                   \
214                         ret = snprintf(bp, size_bp, "%s|", (desc));     \
215                         if (ret < 0 || ret >= size_bp)                  \
216                                 goto out_overflow;                      \
217                         size_bp -= ret;                                 \
218                         bp += ret;                                      \
219                         flags &= ~(flag);                               \
220                 }                                                       \
221         } while (0)
222
223         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA, "data");
224         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM, "system");
225         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA, "metadata");
226
227         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_AVAIL_ALLOC_BIT_SINGLE, "single");
228         for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++)
229                 DESCRIBE_FLAG(btrfs_raid_array[i].bg_flag,
230                               btrfs_raid_array[i].raid_name);
231 #undef DESCRIBE_FLAG
232
233         if (flags) {
234                 ret = snprintf(bp, size_bp, "0x%llx|", flags);
235                 size_bp -= ret;
236         }
237
238         if (size_bp < size_buf)
239                 buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last | */
240
241         /*
242          * The text is trimmed, it's up to the caller to provide sufficiently
243          * large buffer
244          */
245 out_overflow:;
246 }
247
248 static int init_first_rw_device(struct btrfs_trans_handle *trans);
249 static int btrfs_relocate_sys_chunks(struct btrfs_fs_info *fs_info);
250 static void btrfs_dev_stat_print_on_load(struct btrfs_device *device);
251
252 /*
253  * Device locking
254  * ==============
255  *
256  * There are several mutexes that protect manipulation of devices and low-level
257  * structures like chunks but not block groups, extents or files
258  *
259  * uuid_mutex (global lock)
260  * ------------------------
261  * protects the fs_uuids list that tracks all per-fs fs_devices, resulting from
262  * the SCAN_DEV ioctl registration or from mount either implicitly (the first
263  * device) or requested by the device= mount option
264  *
265  * the mutex can be very coarse and can cover long-running operations
266  *
267  * protects: updates to fs_devices counters like missing devices, rw devices,
268  * seeding, structure cloning, opening/closing devices at mount/umount time
269  *
270  * global::fs_devs - add, remove, updates to the global list
271  *
272  * does not protect: manipulation of the fs_devices::devices list in general
273  * but in mount context it could be used to exclude list modifications by eg.
274  * scan ioctl
275  *
276  * btrfs_device::name - renames (write side), read is RCU
277  *
278  * fs_devices::device_list_mutex (per-fs, with RCU)
279  * ------------------------------------------------
280  * protects updates to fs_devices::devices, ie. adding and deleting
281  *
282  * simple list traversal with read-only actions can be done with RCU protection
283  *
284  * may be used to exclude some operations from running concurrently without any
285  * modifications to the list (see write_all_supers)
286  *
287  * Is not required at mount and close times, because our device list is
288  * protected by the uuid_mutex at that point.
289  *
290  * balance_mutex
291  * -------------
292  * protects balance structures (status, state) and context accessed from
293  * several places (internally, ioctl)
294  *
295  * chunk_mutex
296  * -----------
297  * protects chunks, adding or removing during allocation, trim or when a new
298  * device is added/removed. Additionally it also protects post_commit_list of
299  * individual devices, since they can be added to the transaction's
300  * post_commit_list only with chunk_mutex held.
301  *
302  * cleaner_mutex
303  * -------------
304  * a big lock that is held by the cleaner thread and prevents running subvolume
305  * cleaning together with relocation or delayed iputs
306  *
307  *
308  * Lock nesting
309  * ============
310  *
311  * uuid_mutex
312  *   device_list_mutex
313  *     chunk_mutex
314  *   balance_mutex
315  *
316  *
317  * Exclusive operations
318  * ====================
319  *
320  * Maintains the exclusivity of the following operations that apply to the
321  * whole filesystem and cannot run in parallel.
322  *
323  * - Balance (*)
324  * - Device add
325  * - Device remove
326  * - Device replace (*)
327  * - Resize
328  *
329  * The device operations (as above) can be in one of the following states:
330  *
331  * - Running state
332  * - Paused state
333  * - Completed state
334  *
335  * Only device operations marked with (*) can go into the Paused state for the
336  * following reasons:
337  *
338  * - ioctl (only Balance can be Paused through ioctl)
339  * - filesystem remounted as read-only
340  * - filesystem unmounted and mounted as read-only
341  * - system power-cycle and filesystem mounted as read-only
342  * - filesystem or device errors leading to forced read-only
343  *
344  * The status of exclusive operation is set and cleared atomically.
345  * During the course of Paused state, fs_info::exclusive_operation remains set.
346  * A device operation in Paused or Running state can be canceled or resumed
347  * either by ioctl (Balance only) or when remounted as read-write.
348  * The exclusive status is cleared when the device operation is canceled or
349  * completed.
350  */
351
352 DEFINE_MUTEX(uuid_mutex);
353 static LIST_HEAD(fs_uuids);
354 struct list_head * __attribute_const__ btrfs_get_fs_uuids(void)
355 {
356         return &fs_uuids;
357 }
358
359 /*
360  * alloc_fs_devices - allocate struct btrfs_fs_devices
361  * @fsid:               if not NULL, copy the UUID to fs_devices::fsid
362  * @metadata_fsid:      if not NULL, copy the UUID to fs_devices::metadata_fsid
363  *
364  * Return a pointer to a new struct btrfs_fs_devices on success, or ERR_PTR().
365  * The returned struct is not linked onto any lists and can be destroyed with
366  * kfree() right away.
367  */
368 static struct btrfs_fs_devices *alloc_fs_devices(const u8 *fsid,
369                                                  const u8 *metadata_fsid)
370 {
371         struct btrfs_fs_devices *fs_devs;
372
373         ASSERT(fsid || !metadata_fsid);
374
375         fs_devs = kzalloc(sizeof(*fs_devs), GFP_KERNEL);
376         if (!fs_devs)
377                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
378
379         mutex_init(&fs_devs->device_list_mutex);
380
381         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->devices);
382         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->alloc_list);
383         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->fs_list);
384         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->seed_list);
385
386         if (fsid) {
387                 memcpy(fs_devs->fsid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
388                 memcpy(fs_devs->metadata_uuid,
389                        metadata_fsid ?: fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
390         }
391
392         return fs_devs;
393 }
394
395 static void btrfs_free_device(struct btrfs_device *device)
396 {
397         WARN_ON(!list_empty(&device->post_commit_list));
398         rcu_string_free(device->name);
399         extent_io_tree_release(&device->alloc_state);
400         btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
401         kfree(device);
402 }
403
404 static void free_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
405 {
406         struct btrfs_device *device;
407
408         WARN_ON(fs_devices->opened);
409         while (!list_empty(&fs_devices->devices)) {
410                 device = list_entry(fs_devices->devices.next,
411                                     struct btrfs_device, dev_list);
412                 list_del(&device->dev_list);
413                 btrfs_free_device(device);
414         }
415         kfree(fs_devices);
416 }
417
418 void __exit btrfs_cleanup_fs_uuids(void)
419 {
420         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
421
422         while (!list_empty(&fs_uuids)) {
423                 fs_devices = list_entry(fs_uuids.next,
424                                         struct btrfs_fs_devices, fs_list);
425                 list_del(&fs_devices->fs_list);
426                 free_fs_devices(fs_devices);
427         }
428 }
429
430 static bool match_fsid_fs_devices(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
431                                   const u8 *fsid, const u8 *metadata_fsid)
432 {
433         if (memcmp(fsid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
434                 return false;
435
436         if (!metadata_fsid)
437                 return true;
438
439         if (memcmp(metadata_fsid, fs_devices->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
440                 return false;
441
442         return true;
443 }
444
445 static noinline struct btrfs_fs_devices *find_fsid(
446                 const u8 *fsid, const u8 *metadata_fsid)
447 {
448         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
449
450         ASSERT(fsid);
451
452         /* Handle non-split brain cases */
453         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
454                 if (match_fsid_fs_devices(fs_devices, fsid, metadata_fsid))
455                         return fs_devices;
456         }
457         return NULL;
458 }
459
460 /*
461  * First check if the metadata_uuid is different from the fsid in the given
462  * fs_devices. Then check if the given fsid is the same as the metadata_uuid
463  * in the fs_devices. If it is, return true; otherwise, return false.
464  */
465 static inline bool check_fsid_changed(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
466                                       const u8 *fsid)
467 {
468         return memcmp(fs_devices->fsid, fs_devices->metadata_uuid,
469                       BTRFS_FSID_SIZE) != 0 &&
470                memcmp(fs_devices->metadata_uuid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE) == 0;
471 }
472
473 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_with_metadata_uuid(
474                                 struct btrfs_super_block *disk_super)
475 {
476
477         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
478
479         /*
480          * Handle scanned device having completed its fsid change but
481          * belonging to a fs_devices that was created by first scanning
482          * a device which didn't have its fsid/metadata_uuid changed
483          * at all and the CHANGING_FSID_V2 flag set.
484          */
485         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
486                 if (!fs_devices->fsid_change)
487                         continue;
488
489                 if (match_fsid_fs_devices(fs_devices, disk_super->metadata_uuid,
490                                           fs_devices->fsid))
491                         return fs_devices;
492         }
493
494         /*
495          * Handle scanned device having completed its fsid change but
496          * belonging to a fs_devices that was created by a device that
497          * has an outdated pair of fsid/metadata_uuid and
498          * CHANGING_FSID_V2 flag set.
499          */
500         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
501                 if (!fs_devices->fsid_change)
502                         continue;
503
504                 if (check_fsid_changed(fs_devices, disk_super->metadata_uuid))
505                         return fs_devices;
506         }
507
508         return find_fsid(disk_super->fsid, disk_super->metadata_uuid);
509 }
510
511
512 static int
513 btrfs_get_bdev_and_sb(const char *device_path, blk_mode_t flags, void *holder,
514                       int flush, struct block_device **bdev,
515                       struct btrfs_super_block **disk_super)
516 {
517         int ret;
518
519         *bdev = blkdev_get_by_path(device_path, flags, holder, NULL);
520
521         if (IS_ERR(*bdev)) {
522                 ret = PTR_ERR(*bdev);
523                 goto error;
524         }
525
526         if (flush)
527                 sync_blockdev(*bdev);
528         ret = set_blocksize(*bdev, BTRFS_BDEV_BLOCKSIZE);
529         if (ret) {
530                 blkdev_put(*bdev, holder);
531                 goto error;
532         }
533         invalidate_bdev(*bdev);
534         *disk_super = btrfs_read_dev_super(*bdev);
535         if (IS_ERR(*disk_super)) {
536                 ret = PTR_ERR(*disk_super);
537                 blkdev_put(*bdev, holder);
538                 goto error;
539         }
540
541         return 0;
542
543 error:
544         *bdev = NULL;
545         return ret;
546 }
547
548 /*
549  *  Search and remove all stale devices (which are not mounted).  When both
550  *  inputs are NULL, it will search and release all stale devices.
551  *
552  *  @devt:         Optional. When provided will it release all unmounted devices
553  *                 matching this devt only.
554  *  @skip_device:  Optional. Will skip this device when searching for the stale
555  *                 devices.
556  *
557  *  Return:     0 for success or if @devt is 0.
558  *              -EBUSY if @devt is a mounted device.
559  *              -ENOENT if @devt does not match any device in the list.
560  */
561 static int btrfs_free_stale_devices(dev_t devt, struct btrfs_device *skip_device)
562 {
563         struct btrfs_fs_devices *fs_devices, *tmp_fs_devices;
564         struct btrfs_device *device, *tmp_device;
565         int ret = 0;
566
567         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
568
569         if (devt)
570                 ret = -ENOENT;
571
572         list_for_each_entry_safe(fs_devices, tmp_fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
573
574                 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
575                 list_for_each_entry_safe(device, tmp_device,
576                                          &fs_devices->devices, dev_list) {
577                         if (skip_device && skip_device == device)
578                                 continue;
579                         if (devt && devt != device->devt)
580                                 continue;
581                         if (fs_devices->opened) {
582                                 /* for an already deleted device return 0 */
583                                 if (devt && ret != 0)
584                                         ret = -EBUSY;
585                                 break;
586                         }
587
588                         /* delete the stale device */
589                         fs_devices->num_devices--;
590                         list_del(&device->dev_list);
591                         btrfs_free_device(device);
592
593                         ret = 0;
594                 }
595                 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
596
597                 if (fs_devices->num_devices == 0) {
598                         btrfs_sysfs_remove_fsid(fs_devices);
599                         list_del(&fs_devices->fs_list);
600                         free_fs_devices(fs_devices);
601                 }
602         }
603
604         return ret;
605 }
606
607 /*
608  * This is only used on mount, and we are protected from competing things
609  * messing with our fs_devices by the uuid_mutex, thus we do not need the
610  * fs_devices->device_list_mutex here.
611  */
612 static int btrfs_open_one_device(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
613                         struct btrfs_device *device, blk_mode_t flags,
614                         void *holder)
615 {
616         struct block_device *bdev;
617         struct btrfs_super_block *disk_super;
618         u64 devid;
619         int ret;
620
621         if (device->bdev)
622                 return -EINVAL;
623         if (!device->name)
624                 return -EINVAL;
625
626         ret = btrfs_get_bdev_and_sb(device->name->str, flags, holder, 1,
627                                     &bdev, &disk_super);
628         if (ret)
629                 return ret;
630
631         devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
632         if (devid != device->devid)
633                 goto error_free_page;
634
635         if (memcmp(device->uuid, disk_super->dev_item.uuid, BTRFS_UUID_SIZE))
636                 goto error_free_page;
637
638         device->generation = btrfs_super_generation(disk_super);
639
640         if (btrfs_super_flags(disk_super) & BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING) {
641                 if (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
642                     BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID) {
643                         pr_err(
644                 "BTRFS: Invalid seeding and uuid-changed device detected\n");
645                         goto error_free_page;
646                 }
647
648                 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
649                 fs_devices->seeding = true;
650         } else {
651                 if (bdev_read_only(bdev))
652                         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
653                 else
654                         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
655         }
656
657         if (!bdev_nonrot(bdev))
658                 fs_devices->rotating = true;
659
660         if (bdev_max_discard_sectors(bdev))
661                 fs_devices->discardable = true;
662
663         device->bdev = bdev;
664         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
665         device->holder = holder;
666
667         fs_devices->open_devices++;
668         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
669             device->devid != BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID) {
670                 fs_devices->rw_devices++;
671                 list_add_tail(&device->dev_alloc_list, &fs_devices->alloc_list);
672         }
673         btrfs_release_disk_super(disk_super);
674
675         return 0;
676
677 error_free_page:
678         btrfs_release_disk_super(disk_super);
679         blkdev_put(bdev, holder);
680
681         return -EINVAL;
682 }
683
684 /*
685  * Handle scanned device having its CHANGING_FSID_V2 flag set and the fs_devices
686  * being created with a disk that has already completed its fsid change. Such
687  * disk can belong to an fs which has its FSID changed or to one which doesn't.
688  * Handle both cases here.
689  */
690 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_inprogress(
691                                         struct btrfs_super_block *disk_super)
692 {
693         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
694
695         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
696                 if (fs_devices->fsid_change)
697                         continue;
698
699                 if (check_fsid_changed(fs_devices,  disk_super->fsid))
700                         return fs_devices;
701         }
702
703         return find_fsid(disk_super->fsid, NULL);
704 }
705
706 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_changed(
707                                         struct btrfs_super_block *disk_super)
708 {
709         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
710
711         /*
712          * Handles the case where scanned device is part of an fs that had
713          * multiple successful changes of FSID but currently device didn't
714          * observe it. Meaning our fsid will be different than theirs. We need
715          * to handle two subcases :
716          *  1 - The fs still continues to have different METADATA/FSID uuids.
717          *  2 - The fs is switched back to its original FSID (METADATA/FSID
718          *  are equal).
719          */
720         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
721                 /* Changed UUIDs */
722                 if (check_fsid_changed(fs_devices, disk_super->metadata_uuid) &&
723                     memcmp(fs_devices->fsid, disk_super->fsid,
724                            BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
725                         return fs_devices;
726
727                 /* Unchanged UUIDs */
728                 if (memcmp(fs_devices->metadata_uuid, fs_devices->fsid,
729                            BTRFS_FSID_SIZE) == 0 &&
730                     memcmp(fs_devices->fsid, disk_super->metadata_uuid,
731                            BTRFS_FSID_SIZE) == 0)
732                         return fs_devices;
733         }
734
735         return NULL;
736 }
737
738 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_reverted_metadata(
739                                 struct btrfs_super_block *disk_super)
740 {
741         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
742
743         /*
744          * Handle the case where the scanned device is part of an fs whose last
745          * metadata UUID change reverted it to the original FSID. At the same
746          * time fs_devices was first created by another constituent device
747          * which didn't fully observe the operation. This results in an
748          * btrfs_fs_devices created with metadata/fsid different AND
749          * btrfs_fs_devices::fsid_change set AND the metadata_uuid of the
750          * fs_devices equal to the FSID of the disk.
751          */
752         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
753                 if (!fs_devices->fsid_change)
754                         continue;
755
756                 if (check_fsid_changed(fs_devices, disk_super->fsid))
757                         return fs_devices;
758         }
759
760         return NULL;
761 }
762 /*
763  * Add new device to list of registered devices
764  *
765  * Returns:
766  * device pointer which was just added or updated when successful
767  * error pointer when failed
768  */
769 static noinline struct btrfs_device *device_list_add(const char *path,
770                            struct btrfs_super_block *disk_super,
771                            bool *new_device_added)
772 {
773         struct btrfs_device *device;
774         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = NULL;
775         struct rcu_string *name;
776         u64 found_transid = btrfs_super_generation(disk_super);
777         u64 devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
778         dev_t path_devt;
779         int error;
780         bool has_metadata_uuid = (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
781                 BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID);
782         bool fsid_change_in_progress = (btrfs_super_flags(disk_super) &
783                                         BTRFS_SUPER_FLAG_CHANGING_FSID_V2);
784
785         error = lookup_bdev(path, &path_devt);
786         if (error) {
787                 btrfs_err(NULL, "failed to lookup block device for path %s: %d",
788                           path, error);
789                 return ERR_PTR(error);
790         }
791
792         if (fsid_change_in_progress) {
793                 if (!has_metadata_uuid)
794                         fs_devices = find_fsid_inprogress(disk_super);
795                 else
796                         fs_devices = find_fsid_changed(disk_super);
797         } else if (has_metadata_uuid) {
798                 fs_devices = find_fsid_with_metadata_uuid(disk_super);
799         } else {
800                 fs_devices = find_fsid_reverted_metadata(disk_super);
801                 if (!fs_devices)
802                         fs_devices = find_fsid(disk_super->fsid, NULL);
803         }
804
805
806         if (!fs_devices) {
807                 fs_devices = alloc_fs_devices(disk_super->fsid,
808                                 has_metadata_uuid ? disk_super->metadata_uuid : NULL);
809                 if (IS_ERR(fs_devices))
810                         return ERR_CAST(fs_devices);
811
812                 fs_devices->fsid_change = fsid_change_in_progress;
813
814                 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
815                 list_add(&fs_devices->fs_list, &fs_uuids);
816
817                 device = NULL;
818         } else {
819                 struct btrfs_dev_lookup_args args = {
820                         .devid = devid,
821                         .uuid = disk_super->dev_item.uuid,
822                 };
823
824                 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
825                 device = btrfs_find_device(fs_devices, &args);
826
827                 /*
828                  * If this disk has been pulled into an fs devices created by
829                  * a device which had the CHANGING_FSID_V2 flag then replace the
830                  * metadata_uuid/fsid values of the fs_devices.
831                  */
832                 if (fs_devices->fsid_change &&
833                     found_transid > fs_devices->latest_generation) {
834                         memcpy(fs_devices->fsid, disk_super->fsid,
835                                         BTRFS_FSID_SIZE);
836
837                         if (has_metadata_uuid)
838                                 memcpy(fs_devices->metadata_uuid,
839                                        disk_super->metadata_uuid,
840                                        BTRFS_FSID_SIZE);
841                         else
842                                 memcpy(fs_devices->metadata_uuid,
843                                        disk_super->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
844
845                         fs_devices->fsid_change = false;
846                 }
847         }
848
849         if (!device) {
850                 unsigned int nofs_flag;
851
852                 if (fs_devices->opened) {
853                         btrfs_err(NULL,
854                 "device %s belongs to fsid %pU, and the fs is already mounted",
855                                   path, fs_devices->fsid);
856                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
857                         return ERR_PTR(-EBUSY);
858                 }
859
860                 nofs_flag = memalloc_nofs_save();
861                 device = btrfs_alloc_device(NULL, &devid,
862                                             disk_super->dev_item.uuid, path);
863                 memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
864                 if (IS_ERR(device)) {
865                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
866                         /* we can safely leave the fs_devices entry around */
867                         return device;
868                 }
869
870                 device->devt = path_devt;
871
872                 list_add_rcu(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
873                 fs_devices->num_devices++;
874
875                 device->fs_devices = fs_devices;
876                 *new_device_added = true;
877
878                 if (disk_super->label[0])
879                         pr_info(
880         "BTRFS: device label %s devid %llu transid %llu %s scanned by %s (%d)\n",
881                                 disk_super->label, devid, found_transid, path,
882                                 current->comm, task_pid_nr(current));
883                 else
884                         pr_info(
885         "BTRFS: device fsid %pU devid %llu transid %llu %s scanned by %s (%d)\n",
886                                 disk_super->fsid, devid, found_transid, path,
887                                 current->comm, task_pid_nr(current));
888
889         } else if (!device->name || strcmp(device->name->str, path)) {
890                 /*
891                  * When FS is already mounted.
892                  * 1. If you are here and if the device->name is NULL that
893                  *    means this device was missing at time of FS mount.
894                  * 2. If you are here and if the device->name is different
895                  *    from 'path' that means either
896                  *      a. The same device disappeared and reappeared with
897                  *         different name. or
898                  *      b. The missing-disk-which-was-replaced, has
899                  *         reappeared now.
900                  *
901                  * We must allow 1 and 2a above. But 2b would be a spurious
902                  * and unintentional.
903                  *
904                  * Further in case of 1 and 2a above, the disk at 'path'
905                  * would have missed some transaction when it was away and
906                  * in case of 2a the stale bdev has to be updated as well.
907                  * 2b must not be allowed at all time.
908                  */
909
910                 /*
911                  * For now, we do allow update to btrfs_fs_device through the
912                  * btrfs dev scan cli after FS has been mounted.  We're still
913                  * tracking a problem where systems fail mount by subvolume id
914                  * when we reject replacement on a mounted FS.
915                  */
916                 if (!fs_devices->opened && found_transid < device->generation) {
917                         /*
918                          * That is if the FS is _not_ mounted and if you
919                          * are here, that means there is more than one
920                          * disk with same uuid and devid.We keep the one
921                          * with larger generation number or the last-in if
922                          * generation are equal.
923                          */
924                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
925                         btrfs_err(NULL,
926 "device %s already registered with a higher generation, found %llu expect %llu",
927                                   path, found_transid, device->generation);
928                         return ERR_PTR(-EEXIST);
929                 }
930
931                 /*
932                  * We are going to replace the device path for a given devid,
933                  * make sure it's the same device if the device is mounted
934                  *
935                  * NOTE: the device->fs_info may not be reliable here so pass
936                  * in a NULL to message helpers instead. This avoids a possible
937                  * use-after-free when the fs_info and fs_info->sb are already
938                  * torn down.
939                  */
940                 if (device->bdev) {
941                         if (device->devt != path_devt) {
942                                 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
943                                 btrfs_warn_in_rcu(NULL,
944         "duplicate device %s devid %llu generation %llu scanned by %s (%d)",
945                                                   path, devid, found_transid,
946                                                   current->comm,
947                                                   task_pid_nr(current));
948                                 return ERR_PTR(-EEXIST);
949                         }
950                         btrfs_info_in_rcu(NULL,
951         "devid %llu device path %s changed to %s scanned by %s (%d)",
952                                           devid, btrfs_dev_name(device),
953                                           path, current->comm,
954                                           task_pid_nr(current));
955                 }
956
957                 name = rcu_string_strdup(path, GFP_NOFS);
958                 if (!name) {
959                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
960                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
961                 }
962                 rcu_string_free(device->name);
963                 rcu_assign_pointer(device->name, name);
964                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
965                         fs_devices->missing_devices--;
966                         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
967                 }
968                 device->devt = path_devt;
969         }
970
971         /*
972          * Unmount does not free the btrfs_device struct but would zero
973          * generation along with most of the other members. So just update
974          * it back. We need it to pick the disk with largest generation
975          * (as above).
976          */
977         if (!fs_devices->opened) {
978                 device->generation = found_transid;
979                 fs_devices->latest_generation = max_t(u64, found_transid,
980                                                 fs_devices->latest_generation);
981         }
982
983         fs_devices->total_devices = btrfs_super_num_devices(disk_super);
984
985         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
986         return device;
987 }
988
989 static struct btrfs_fs_devices *clone_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *orig)
990 {
991         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
992         struct btrfs_device *device;
993         struct btrfs_device *orig_dev;
994         int ret = 0;
995
996         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
997
998         fs_devices = alloc_fs_devices(orig->fsid, NULL);
999         if (IS_ERR(fs_devices))
1000                 return fs_devices;
1001
1002         fs_devices->total_devices = orig->total_devices;
1003
1004         list_for_each_entry(orig_dev, &orig->devices, dev_list) {
1005                 const char *dev_path = NULL;
1006
1007                 /*
1008                  * This is ok to do without RCU read locked because we hold the
1009                  * uuid mutex so nothing we touch in here is going to disappear.
1010                  */
1011                 if (orig_dev->name)
1012                         dev_path = orig_dev->name->str;
1013
1014                 device = btrfs_alloc_device(NULL, &orig_dev->devid,
1015                                             orig_dev->uuid, dev_path);
1016                 if (IS_ERR(device)) {
1017                         ret = PTR_ERR(device);
1018                         goto error;
1019                 }
1020
1021                 if (orig_dev->zone_info) {
1022                         struct btrfs_zoned_device_info *zone_info;
1023
1024                         zone_info = btrfs_clone_dev_zone_info(orig_dev);
1025                         if (!zone_info) {
1026                                 btrfs_free_device(device);
1027                                 ret = -ENOMEM;
1028                                 goto error;
1029                         }
1030                         device->zone_info = zone_info;
1031                 }
1032
1033                 list_add(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
1034                 device->fs_devices = fs_devices;
1035                 fs_devices->num_devices++;
1036         }
1037         return fs_devices;
1038 error:
1039         free_fs_devices(fs_devices);
1040         return ERR_PTR(ret);
1041 }
1042
1043 static void __btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
1044                                       struct btrfs_device **latest_dev)
1045 {
1046         struct btrfs_device *device, *next;
1047
1048         /* This is the initialized path, it is safe to release the devices. */
1049         list_for_each_entry_safe(device, next, &fs_devices->devices, dev_list) {
1050                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state)) {
1051                         if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT,
1052                                       &device->dev_state) &&
1053                             !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
1054                                       &device->dev_state) &&
1055                             (!*latest_dev ||
1056                              device->generation > (*latest_dev)->generation)) {
1057                                 *latest_dev = device;
1058                         }
1059                         continue;
1060                 }
1061
1062                 /*
1063                  * We have already validated the presence of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
1064                  * in btrfs_init_dev_replace() so just continue.
1065                  */
1066                 if (device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID)
1067                         continue;
1068
1069                 if (device->bdev) {
1070                         blkdev_put(device->bdev, device->holder);
1071                         device->bdev = NULL;
1072                         fs_devices->open_devices--;
1073                 }
1074                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
1075                         list_del_init(&device->dev_alloc_list);
1076                         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
1077                         fs_devices->rw_devices--;
1078                 }
1079                 list_del_init(&device->dev_list);
1080                 fs_devices->num_devices--;
1081                 btrfs_free_device(device);
1082         }
1083
1084 }
1085
1086 /*
1087  * After we have read the system tree and know devids belonging to this
1088  * filesystem, remove the device which does not belong there.
1089  */
1090 void btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
1091 {
1092         struct btrfs_device *latest_dev = NULL;
1093         struct btrfs_fs_devices *seed_dev;
1094
1095         mutex_lock(&uuid_mutex);
1096         __btrfs_free_extra_devids(fs_devices, &latest_dev);
1097
1098         list_for_each_entry(seed_dev, &fs_devices->seed_list, seed_list)
1099                 __btrfs_free_extra_devids(seed_dev, &latest_dev);
1100
1101         fs_devices->latest_dev = latest_dev;
1102
1103         mutex_unlock(&uuid_mutex);
1104 }
1105
1106 static void btrfs_close_bdev(struct btrfs_device *device)
1107 {
1108         if (!device->bdev)
1109                 return;
1110
1111         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
1112                 sync_blockdev(device->bdev);
1113                 invalidate_bdev(device->bdev);
1114         }
1115
1116         blkdev_put(device->bdev, device->holder);
1117 }
1118
1119 static void btrfs_close_one_device(struct btrfs_device *device)
1120 {
1121         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = device->fs_devices;
1122
1123         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
1124             device->devid != BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID) {
1125                 list_del_init(&device->dev_alloc_list);
1126                 fs_devices->rw_devices--;
1127         }
1128
1129         if (device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID)
1130                 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
1131
1132         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
1133                 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
1134                 fs_devices->missing_devices--;
1135         }
1136
1137         btrfs_close_bdev(device);
1138         if (device->bdev) {
1139                 fs_devices->open_devices--;
1140                 device->bdev = NULL;
1141         }
1142         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
1143         btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
1144
1145         device->fs_info = NULL;
1146         atomic_set(&device->dev_stats_ccnt, 0);
1147         extent_io_tree_release(&device->alloc_state);
1148
1149         /*
1150          * Reset the flush error record. We might have a transient flush error
1151          * in this mount, and if so we aborted the current transaction and set
1152          * the fs to an error state, guaranteeing no super blocks can be further
1153          * committed. However that error might be transient and if we unmount the
1154          * filesystem and mount it again, we should allow the mount to succeed
1155          * (btrfs_check_rw_degradable() should not fail) - if after mounting the
1156          * filesystem again we still get flush errors, then we will again abort
1157          * any transaction and set the error state, guaranteeing no commits of
1158          * unsafe super blocks.
1159          */
1160         device->last_flush_error = 0;
1161
1162         /* Verify the device is back in a pristine state  */
1163         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_FLUSH_SENT, &device->dev_state));
1164         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
1165         WARN_ON(!list_empty(&device->dev_alloc_list));
1166         WARN_ON(!list_empty(&device->post_commit_list));
1167 }
1168
1169 static void close_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
1170 {
1171         struct btrfs_device *device, *tmp;
1172
1173         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
1174
1175         if (--fs_devices->opened > 0)
1176                 return;
1177
1178         list_for_each_entry_safe(device, tmp, &fs_devices->devices, dev_list)
1179                 btrfs_close_one_device(device);
1180
1181         WARN_ON(fs_devices->open_devices);
1182         WARN_ON(fs_devices->rw_devices);
1183         fs_devices->opened = 0;
1184         fs_devices->seeding = false;
1185         fs_devices->fs_info = NULL;
1186 }
1187
1188 void btrfs_close_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
1189 {
1190         LIST_HEAD(list);
1191         struct btrfs_fs_devices *tmp;
1192
1193         mutex_lock(&uuid_mutex);
1194         close_fs_devices(fs_devices);
1195         if (!fs_devices->opened) {
1196                 list_splice_init(&fs_devices->seed_list, &list);
1197
1198                 /*
1199                  * If the struct btrfs_fs_devices is not assembled with any
1200                  * other device, it can be re-initialized during the next mount
1201                  * without the needing device-scan step. Therefore, it can be
1202                  * fully freed.
1203                  */
1204                 if (fs_devices->num_devices == 1) {
1205                         list_del(&fs_devices->fs_list);
1206                         free_fs_devices(fs_devices);
1207                 }
1208         }
1209
1210
1211         list_for_each_entry_safe(fs_devices, tmp, &list, seed_list) {
1212                 close_fs_devices(fs_devices);
1213                 list_del(&fs_devices->seed_list);
1214                 free_fs_devices(fs_devices);
1215         }
1216         mutex_unlock(&uuid_mutex);
1217 }
1218
1219 static int open_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
1220                                 blk_mode_t flags, void *holder)
1221 {
1222         struct btrfs_device *device;
1223         struct btrfs_device *latest_dev = NULL;
1224         struct btrfs_device *tmp_device;
1225
1226         list_for_each_entry_safe(device, tmp_device, &fs_devices->devices,
1227                                  dev_list) {
1228                 int ret;
1229
1230                 ret = btrfs_open_one_device(fs_devices, device, flags, holder);
1231                 if (ret == 0 &&
1232                     (!latest_dev || device->generation > latest_dev->generation)) {
1233                         latest_dev = device;
1234                 } else if (ret == -ENODATA) {
1235                         fs_devices->num_devices--;
1236                         list_del(&device->dev_list);
1237                         btrfs_free_device(device);
1238                 }
1239         }
1240         if (fs_devices->open_devices == 0)
1241                 return -EINVAL;
1242
1243         fs_devices->opened = 1;
1244         fs_devices->latest_dev = latest_dev;
1245         fs_devices->total_rw_bytes = 0;
1246         fs_devices->chunk_alloc_policy = BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR;
1247         fs_devices->read_policy = BTRFS_READ_POLICY_PID;
1248
1249         return 0;
1250 }
1251
1252 static int devid_cmp(void *priv, const struct list_head *a,
1253                      const struct list_head *b)
1254 {
1255         const struct btrfs_device *dev1, *dev2;
1256
1257         dev1 = list_entry(a, struct btrfs_device, dev_list);
1258         dev2 = list_entry(b, struct btrfs_device, dev_list);
1259
1260         if (dev1->devid < dev2->devid)
1261                 return -1;
1262         else if (dev1->devid > dev2->devid)
1263                 return 1;
1264         return 0;
1265 }
1266
1267 int btrfs_open_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
1268                        blk_mode_t flags, void *holder)
1269 {
1270         int ret;
1271
1272         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
1273         /*
1274          * The device_list_mutex cannot be taken here in case opening the
1275          * underlying device takes further locks like open_mutex.
1276          *
1277          * We also don't need the lock here as this is called during mount and
1278          * exclusion is provided by uuid_mutex
1279          */
1280
1281         if (fs_devices->opened) {
1282                 fs_devices->opened++;
1283                 ret = 0;
1284         } else {
1285                 list_sort(NULL, &fs_devices->devices, devid_cmp);
1286                 ret = open_fs_devices(fs_devices, flags, holder);
1287         }
1288
1289         return ret;
1290 }
1291
1292 void btrfs_release_disk_super(struct btrfs_super_block *super)
1293 {
1294         struct page *page = virt_to_page(super);
1295
1296         put_page(page);
1297 }
1298
1299 static struct btrfs_super_block *btrfs_read_disk_super(struct block_device *bdev,
1300                                                        u64 bytenr, u64 bytenr_orig)
1301 {
1302         struct btrfs_super_block *disk_super;
1303         struct page *page;
1304         void *p;
1305         pgoff_t index;
1306
1307         /* make sure our super fits in the device */
1308         if (bytenr + PAGE_SIZE >= bdev_nr_bytes(bdev))
1309                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1310
1311         /* make sure our super fits in the page */
1312         if (sizeof(*disk_super) > PAGE_SIZE)
1313                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1314
1315         /* make sure our super doesn't straddle pages on disk */
1316         index = bytenr >> PAGE_SHIFT;
1317         if ((bytenr + sizeof(*disk_super) - 1) >> PAGE_SHIFT != index)
1318                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1319
1320         /* pull in the page with our super */
1321         page = read_cache_page_gfp(bdev->bd_inode->i_mapping, index, GFP_KERNEL);
1322
1323         if (IS_ERR(page))
1324                 return ERR_CAST(page);
1325
1326         p = page_address(page);
1327
1328         /* align our pointer to the offset of the super block */
1329         disk_super = p + offset_in_page(bytenr);
1330
1331         if (btrfs_super_bytenr(disk_super) != bytenr_orig ||
1332             btrfs_super_magic(disk_super) != BTRFS_MAGIC) {
1333                 btrfs_release_disk_super(p);
1334                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1335         }
1336
1337         if (disk_super->label[0] && disk_super->label[BTRFS_LABEL_SIZE - 1])
1338                 disk_super->label[BTRFS_LABEL_SIZE - 1] = 0;
1339
1340         return disk_super;
1341 }
1342
1343 int btrfs_forget_devices(dev_t devt)
1344 {
1345         int ret;
1346
1347         mutex_lock(&uuid_mutex);
1348         ret = btrfs_free_stale_devices(devt, NULL);
1349         mutex_unlock(&uuid_mutex);
1350
1351         return ret;
1352 }
1353
1354 /*
1355  * Look for a btrfs signature on a device. This may be called out of the mount path
1356  * and we are not allowed to call set_blocksize during the scan. The superblock
1357  * is read via pagecache
1358  */
1359 struct btrfs_device *btrfs_scan_one_device(const char *path, blk_mode_t flags)
1360 {
1361         struct btrfs_super_block *disk_super;
1362         bool new_device_added = false;
1363         struct btrfs_device *device = NULL;
1364         struct block_device *bdev;
1365         u64 bytenr, bytenr_orig;
1366         int ret;
1367
1368         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
1369
1370         /*
1371          * we would like to check all the supers, but that would make
1372          * a btrfs mount succeed after a mkfs from a different FS.
1373          * So, we need to add a special mount option to scan for
1374          * later supers, using BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX instead
1375          */
1376
1377         /*
1378          * Avoid an exclusive open here, as the systemd-udev may initiate the
1379          * device scan which may race with the user's mount or mkfs command,
1380          * resulting in failure.
1381          * Since the device scan is solely for reading purposes, there is no
1382          * need for an exclusive open. Additionally, the devices are read again
1383          * during the mount process. It is ok to get some inconsistent
1384          * values temporarily, as the device paths of the fsid are the only
1385          * required information for assembling the volume.
1386          */
1387         bdev = blkdev_get_by_path(path, flags, NULL, NULL);
1388         if (IS_ERR(bdev))
1389                 return ERR_CAST(bdev);
1390
1391         bytenr_orig = btrfs_sb_offset(0);
1392         ret = btrfs_sb_log_location_bdev(bdev, 0, READ, &bytenr);
1393         if (ret) {
1394                 device = ERR_PTR(ret);
1395                 goto error_bdev_put;
1396         }
1397
1398         disk_super = btrfs_read_disk_super(bdev, bytenr, bytenr_orig);
1399         if (IS_ERR(disk_super)) {
1400                 device = ERR_CAST(disk_super);
1401                 goto error_bdev_put;
1402         }
1403
1404         device = device_list_add(path, disk_super, &new_device_added);
1405         if (!IS_ERR(device) && new_device_added)
1406                 btrfs_free_stale_devices(device->devt, device);
1407
1408         btrfs_release_disk_super(disk_super);
1409
1410 error_bdev_put:
1411         blkdev_put(bdev, NULL);
1412
1413         return device;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Try to find a chunk that intersects [start, start + len] range and when one
1418  * such is found, record the end of it in *start
1419  */
1420 static bool contains_pending_extent(struct btrfs_device *device, u64 *start,
1421                                     u64 len)
1422 {
1423         u64 physical_start, physical_end;
1424
1425         lockdep_assert_held(&device->fs_info->chunk_mutex);
1426
1427         if (!find_first_extent_bit(&device->alloc_state, *start,
1428                                    &physical_start, &physical_end,
1429                                    CHUNK_ALLOCATED, NULL)) {
1430
1431                 if (in_range(physical_start, *start, len) ||
1432                     in_range(*start, physical_start,
1433                              physical_end - physical_start)) {
1434                         *start = physical_end + 1;
1435                         return true;
1436                 }
1437         }
1438         return false;
1439 }
1440
1441 static u64 dev_extent_search_start(struct btrfs_device *device, u64 start)
1442 {
1443         switch (device->fs_devices->chunk_alloc_policy) {
1444         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
1445                 return max_t(u64, start, BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED);
1446         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
1447                 /*
1448                  * We don't care about the starting region like regular
1449                  * allocator, because we anyway use/reserve the first two zones
1450                  * for superblock logging.
1451                  */
1452                 return ALIGN(start, device->zone_info->zone_size);
1453         default:
1454                 BUG();
1455         }
1456 }
1457
1458 static bool dev_extent_hole_check_zoned(struct btrfs_device *device,
1459                                         u64 *hole_start, u64 *hole_size,
1460                                         u64 num_bytes)
1461 {
1462         u64 zone_size = device->zone_info->zone_size;
1463         u64 pos;
1464         int ret;
1465         bool changed = false;
1466
1467         ASSERT(IS_ALIGNED(*hole_start, zone_size));
1468
1469         while (*hole_size > 0) {
1470                 pos = btrfs_find_allocatable_zones(device, *hole_start,
1471                                                    *hole_start + *hole_size,
1472                                                    num_bytes);
1473                 if (pos != *hole_start) {
1474                         *hole_size = *hole_start + *hole_size - pos;
1475                         *hole_start = pos;
1476                         changed = true;
1477                         if (*hole_size < num_bytes)
1478                                 break;
1479                 }
1480
1481                 ret = btrfs_ensure_empty_zones(device, pos, num_bytes);
1482
1483                 /* Range is ensured to be empty */
1484                 if (!ret)
1485                         return changed;
1486
1487                 /* Given hole range was invalid (outside of device) */
1488                 if (ret == -ERANGE) {
1489                         *hole_start += *hole_size;
1490                         *hole_size = 0;
1491                         return true;
1492                 }
1493
1494                 *hole_start += zone_size;
1495                 *hole_size -= zone_size;
1496                 changed = true;
1497         }
1498
1499         return changed;
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Check if specified hole is suitable for allocation.
1504  *
1505  * @device:     the device which we have the hole
1506  * @hole_start: starting position of the hole
1507  * @hole_size:  the size of the hole
1508  * @num_bytes:  the size of the free space that we need
1509  *
1510  * This function may modify @hole_start and @hole_size to reflect the suitable
1511  * position for allocation. Returns 1 if hole position is updated, 0 otherwise.
1512  */
1513 static bool dev_extent_hole_check(struct btrfs_device *device, u64 *hole_start,
1514                                   u64 *hole_size, u64 num_bytes)
1515 {
1516         bool changed = false;
1517         u64 hole_end = *hole_start + *hole_size;
1518
1519         for (;;) {
1520                 /*
1521                  * Check before we set max_hole_start, otherwise we could end up
1522                  * sending back this offset anyway.
1523                  */
1524                 if (contains_pending_extent(device, hole_start, *hole_size)) {
1525                         if (hole_end >= *hole_start)
1526                                 *hole_size = hole_end - *hole_start;
1527                         else
1528                                 *hole_size = 0;
1529                         changed = true;
1530                 }
1531
1532                 switch (device->fs_devices->chunk_alloc_policy) {
1533                 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
1534                         /* No extra check */
1535                         break;
1536                 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
1537                         if (dev_extent_hole_check_zoned(device, hole_start,
1538                                                         hole_size, num_bytes)) {
1539                                 changed = true;
1540                                 /*
1541                                  * The changed hole can contain pending extent.
1542                                  * Loop again to check that.
1543                                  */
1544                                 continue;
1545                         }
1546                         break;
1547                 default:
1548                         BUG();
1549                 }
1550
1551                 break;
1552         }
1553
1554         return changed;
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Find free space in the specified device.
1559  *
1560  * @device:       the device which we search the free space in
1561  * @num_bytes:    the size of the free space that we need
1562  * @search_start: the position from which to begin the search
1563  * @start:        store the start of the free space.
1564  * @len:          the size of the free space. that we find, or the size
1565  *                of the max free space if we don't find suitable free space
1566  *
1567  * This does a pretty simple search, the expectation is that it is called very
1568  * infrequently and that a given device has a small number of extents.
1569  *
1570  * @start is used to store the start of the free space if we find. But if we
1571  * don't find suitable free space, it will be used to store the start position
1572  * of the max free space.
1573  *
1574  * @len is used to store the size of the free space that we find.
1575  * But if we don't find suitable free space, it is used to store the size of
1576  * the max free space.
1577  *
1578  * NOTE: This function will search *commit* root of device tree, and does extra
1579  * check to ensure dev extents are not double allocated.
1580  * This makes the function safe to allocate dev extents but may not report
1581  * correct usable device space, as device extent freed in current transaction
1582  * is not reported as available.
1583  */
1584 static int find_free_dev_extent_start(struct btrfs_device *device,
1585                                 u64 num_bytes, u64 search_start, u64 *start,
1586                                 u64 *len)
1587 {
1588         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
1589         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
1590         struct btrfs_key key;
1591         struct btrfs_dev_extent *dev_extent;
1592         struct btrfs_path *path;
1593         u64 hole_size;
1594         u64 max_hole_start;
1595         u64 max_hole_size;
1596         u64 extent_end;
1597         u64 search_end = device->total_bytes;
1598         int ret;
1599         int slot;
1600         struct extent_buffer *l;
1601
1602         search_start = dev_extent_search_start(device, search_start);
1603
1604         WARN_ON(device->zone_info &&
1605                 !IS_ALIGNED(num_bytes, device->zone_info->zone_size));
1606
1607         path = btrfs_alloc_path();
1608         if (!path)
1609                 return -ENOMEM;
1610
1611         max_hole_start = search_start;
1612         max_hole_size = 0;
1613
1614 again:
1615         if (search_start >= search_end ||
1616                 test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
1617                 ret = -ENOSPC;
1618                 goto out;
1619         }
1620
1621         path->reada = READA_FORWARD;
1622         path->search_commit_root = 1;
1623         path->skip_locking = 1;
1624
1625         key.objectid = device->devid;
1626         key.offset = search_start;
1627         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
1628
1629         ret = btrfs_search_backwards(root, &key, path);
1630         if (ret < 0)
1631                 goto out;
1632
1633         while (search_start < search_end) {
1634                 l = path->nodes[0];
1635                 slot = path->slots[0];
1636                 if (slot >= btrfs_header_nritems(l)) {
1637                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
1638                         if (ret == 0)
1639                                 continue;
1640                         if (ret < 0)
1641                                 goto out;
1642
1643                         break;
1644                 }
1645                 btrfs_item_key_to_cpu(l, &key, slot);
1646
1647                 if (key.objectid < device->devid)
1648                         goto next;
1649
1650                 if (key.objectid > device->devid)
1651                         break;
1652
1653                 if (key.type != BTRFS_DEV_EXTENT_KEY)
1654                         goto next;
1655
1656                 if (key.offset > search_end)
1657                         break;
1658
1659                 if (key.offset > search_start) {
1660                         hole_size = key.offset - search_start;
1661                         dev_extent_hole_check(device, &search_start, &hole_size,
1662                                               num_bytes);
1663
1664                         if (hole_size > max_hole_size) {
1665                                 max_hole_start = search_start;
1666                                 max_hole_size = hole_size;
1667                         }
1668
1669                         /*
1670                          * If this free space is greater than which we need,
1671                          * it must be the max free space that we have found
1672                          * until now, so max_hole_start must point to the start
1673                          * of this free space and the length of this free space
1674                          * is stored in max_hole_size. Thus, we return
1675                          * max_hole_start and max_hole_size and go back to the
1676                          * caller.
1677                          */
1678                         if (hole_size >= num_bytes) {
1679                                 ret = 0;
1680                                 goto out;
1681                         }
1682                 }
1683
1684                 dev_extent = btrfs_item_ptr(l, slot, struct btrfs_dev_extent);
1685                 extent_end = key.offset + btrfs_dev_extent_length(l,
1686                                                                   dev_extent);
1687                 if (extent_end > search_start)
1688                         search_start = extent_end;
1689 next:
1690                 path->slots[0]++;
1691                 cond_resched();
1692         }
1693
1694         /*
1695          * At this point, search_start should be the end of
1696          * allocated dev extents, and when shrinking the device,
1697          * search_end may be smaller than search_start.
1698          */
1699         if (search_end > search_start) {
1700                 hole_size = search_end - search_start;
1701                 if (dev_extent_hole_check(device, &search_start, &hole_size,
1702                                           num_bytes)) {
1703                         btrfs_release_path(path);
1704                         goto again;
1705                 }
1706
1707                 if (hole_size > max_hole_size) {
1708                         max_hole_start = search_start;
1709                         max_hole_size = hole_size;
1710                 }
1711         }
1712
1713         /* See above. */
1714         if (max_hole_size < num_bytes)
1715                 ret = -ENOSPC;
1716         else
1717                 ret = 0;
1718
1719         ASSERT(max_hole_start + max_hole_size <= search_end);
1720 out:
1721         btrfs_free_path(path);
1722         *start = max_hole_start;
1723         if (len)
1724                 *len = max_hole_size;
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 int find_free_dev_extent(struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
1729                          u64 *start, u64 *len)
1730 {
1731         /* FIXME use last free of some kind */
1732         return find_free_dev_extent_start(device, num_bytes, 0, start, len);
1733 }
1734
1735 static int btrfs_free_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
1736                           struct btrfs_device *device,
1737                           u64 start, u64 *dev_extent_len)
1738 {
1739         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
1740         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
1741         int ret;
1742         struct btrfs_path *path;
1743         struct btrfs_key key;
1744         struct btrfs_key found_key;
1745         struct extent_buffer *leaf = NULL;
1746         struct btrfs_dev_extent *extent = NULL;
1747
1748         path = btrfs_alloc_path();
1749         if (!path)
1750                 return -ENOMEM;
1751
1752         key.objectid = device->devid;
1753         key.offset = start;
1754         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
1755 again:
1756         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1757         if (ret > 0) {
1758                 ret = btrfs_previous_item(root, path, key.objectid,
1759                                           BTRFS_DEV_EXTENT_KEY);
1760                 if (ret)
1761                         goto out;
1762                 leaf = path->nodes[0];
1763                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, path->slots[0]);
1764                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1765                                         struct btrfs_dev_extent);
1766                 BUG_ON(found_key.offset > start || found_key.offset +
1767                        btrfs_dev_extent_length(leaf, extent) < start);
1768                 key = found_key;
1769                 btrfs_release_path(path);
1770                 goto again;
1771         } else if (ret == 0) {
1772                 leaf = path->nodes[0];
1773                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1774                                         struct btrfs_dev_extent);
1775         } else {
1776                 goto out;
1777         }
1778
1779         *dev_extent_len = btrfs_dev_extent_length(leaf, extent);
1780
1781         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1782         if (ret == 0)
1783                 set_bit(BTRFS_TRANS_HAVE_FREE_BGS, &trans->transaction->flags);
1784 out:
1785         btrfs_free_path(path);
1786         return ret;
1787 }
1788
1789 static u64 find_next_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1790 {
1791         struct extent_map_tree *em_tree;
1792         struct extent_map *em;
1793         struct rb_node *n;
1794         u64 ret = 0;
1795
1796         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1797         read_lock(&em_tree->lock);
1798         n = rb_last(&em_tree->map.rb_root);
1799         if (n) {
1800                 em = rb_entry(n, struct extent_map, rb_node);
1801                 ret = em->start + em->len;
1802         }
1803         read_unlock(&em_tree->lock);
1804
1805         return ret;
1806 }
1807
1808 static noinline int find_next_devid(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1809                                     u64 *devid_ret)
1810 {
1811         int ret;
1812         struct btrfs_key key;
1813         struct btrfs_key found_key;
1814         struct btrfs_path *path;
1815
1816         path = btrfs_alloc_path();
1817         if (!path)
1818                 return -ENOMEM;
1819
1820         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
1821         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
1822         key.offset = (u64)-1;
1823
1824         ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->chunk_root, &key, path, 0, 0);
1825         if (ret < 0)
1826                 goto error;
1827
1828         if (ret == 0) {
1829                 /* Corruption */
1830                 btrfs_err(fs_info, "corrupted chunk tree devid -1 matched");
1831                 ret = -EUCLEAN;
1832                 goto error;
1833         }
1834
1835         ret = btrfs_previous_item(fs_info->chunk_root, path,
1836                                   BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID,
1837                                   BTRFS_DEV_ITEM_KEY);
1838         if (ret) {
1839                 *devid_ret = 1;
1840         } else {
1841                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &found_key,
1842                                       path->slots[0]);
1843                 *devid_ret = found_key.offset + 1;
1844         }
1845         ret = 0;
1846 error:
1847         btrfs_free_path(path);
1848         return ret;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * the device information is stored in the chunk root
1853  * the btrfs_device struct should be fully filled in
1854  */
1855 static int btrfs_add_dev_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1856                             struct btrfs_device *device)
1857 {
1858         int ret;
1859         struct btrfs_path *path;
1860         struct btrfs_dev_item *dev_item;
1861         struct extent_buffer *leaf;
1862         struct btrfs_key key;
1863         unsigned long ptr;
1864
1865         path = btrfs_alloc_path();
1866         if (!path)
1867                 return -ENOMEM;
1868
1869         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
1870         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
1871         key.offset = device->devid;
1872
1873         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, true);
1874         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, trans->fs_info->chunk_root, path,
1875                                       &key, sizeof(*dev_item));
1876         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
1877         if (ret)
1878                 goto out;
1879
1880         leaf = path->nodes[0];
1881         dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_item);
1882
1883         btrfs_set_device_id(leaf, dev_item, device->devid);
1884         btrfs_set_device_generation(leaf, dev_item, 0);
1885         btrfs_set_device_type(leaf, dev_item, device->type);
1886         btrfs_set_device_io_align(leaf, dev_item, device->io_align);
1887         btrfs_set_device_io_width(leaf, dev_item, device->io_width);
1888         btrfs_set_device_sector_size(leaf, dev_item, device->sector_size);
1889         btrfs_set_device_total_bytes(leaf, dev_item,
1890                                      btrfs_device_get_disk_total_bytes(device));
1891         btrfs_set_device_bytes_used(leaf, dev_item,
1892                                     btrfs_device_get_bytes_used(device));
1893         btrfs_set_device_group(leaf, dev_item, 0);
1894         btrfs_set_device_seek_speed(leaf, dev_item, 0);
1895         btrfs_set_device_bandwidth(leaf, dev_item, 0);
1896         btrfs_set_device_start_offset(leaf, dev_item, 0);
1897
1898         ptr = btrfs_device_uuid(dev_item);
1899         write_extent_buffer(leaf, device->uuid, ptr, BTRFS_UUID_SIZE);
1900         ptr = btrfs_device_fsid(dev_item);
1901         write_extent_buffer(leaf, trans->fs_info->fs_devices->metadata_uuid,
1902                             ptr, BTRFS_FSID_SIZE);
1903         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1904
1905         ret = 0;
1906 out:
1907         btrfs_free_path(path);
1908         return ret;
1909 }
1910
1911 /*
1912  * Function to update ctime/mtime for a given device path.
1913  * Mainly used for ctime/mtime based probe like libblkid.
1914  *
1915  * We don't care about errors here, this is just to be kind to userspace.
1916  */
1917 static void update_dev_time(const char *device_path)
1918 {
1919         struct path path;
1920         struct timespec64 now;
1921         int ret;
1922
1923         ret = kern_path(device_path, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1924         if (ret)
1925                 return;
1926
1927         now = current_time(d_inode(path.dentry));
1928         inode_update_time(d_inode(path.dentry), &now, S_MTIME | S_CTIME | S_VERSION);
1929         path_put(&path);
1930 }
1931
1932 static int btrfs_rm_dev_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1933                              struct btrfs_device *device)
1934 {
1935         struct btrfs_root *root = device->fs_info->chunk_root;
1936         int ret;
1937         struct btrfs_path *path;
1938         struct btrfs_key key;
1939
1940         path = btrfs_alloc_path();
1941         if (!path)
1942                 return -ENOMEM;
1943
1944         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
1945         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
1946         key.offset = device->devid;
1947
1948         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
1949         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1950         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
1951         if (ret) {
1952                 if (ret > 0)
1953                         ret = -ENOENT;
1954                 goto out;
1955         }
1956
1957         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1958 out:
1959         btrfs_free_path(path);
1960         return ret;
1961 }
1962
1963 /*
1964  * Verify that @num_devices satisfies the RAID profile constraints in the whole
1965  * filesystem. It's up to the caller to adjust that number regarding eg. device
1966  * replace.
1967  */
1968 static int btrfs_check_raid_min_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1969                 u64 num_devices)
1970 {
1971         u64 all_avail;
1972         unsigned seq;
1973         int i;
1974
1975         do {
1976                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
1977
1978                 all_avail = fs_info->avail_data_alloc_bits |
1979                             fs_info->avail_system_alloc_bits |
1980                             fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
1981         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
1982
1983         for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
1984                 if (!(all_avail & btrfs_raid_array[i].bg_flag))
1985                         continue;
1986
1987                 if (num_devices < btrfs_raid_array[i].devs_min)
1988                         return btrfs_raid_array[i].mindev_error;
1989         }
1990
1991         return 0;
1992 }
1993
1994 static struct btrfs_device * btrfs_find_next_active_device(
1995                 struct btrfs_fs_devices *fs_devs, struct btrfs_device *device)
1996 {
1997         struct btrfs_device *next_device;
1998
1999         list_for_each_entry(next_device, &fs_devs->devices, dev_list) {
2000                 if (next_device != device &&
2001                     !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &next_device->dev_state)
2002                     && next_device->bdev)
2003                         return next_device;
2004         }
2005
2006         return NULL;
2007 }
2008
2009 /*
2010  * Helper function to check if the given device is part of s_bdev / latest_dev
2011  * and replace it with the provided or the next active device, in the context
2012  * where this function called, there should be always be another device (or
2013  * this_dev) which is active.
2014  */
2015 void __cold btrfs_assign_next_active_device(struct btrfs_device *device,
2016                                             struct btrfs_device *next_device)
2017 {
2018         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2019
2020         if (!next_device)
2021                 next_device = btrfs_find_next_active_device(fs_info->fs_devices,
2022                                                             device);
2023         ASSERT(next_device);
2024
2025         if (fs_info->sb->s_bdev &&
2026                         (fs_info->sb->s_bdev == device->bdev))
2027                 fs_info->sb->s_bdev = next_device->bdev;
2028
2029         if (fs_info->fs_devices->latest_dev->bdev == device->bdev)
2030                 fs_info->fs_devices->latest_dev = next_device;
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Return btrfs_fs_devices::num_devices excluding the device that's being
2035  * currently replaced.
2036  */
2037 static u64 btrfs_num_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2038 {
2039         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->num_devices;
2040
2041         down_read(&fs_info->dev_replace.rwsem);
2042         if (btrfs_dev_replace_is_ongoing(&fs_info->dev_replace)) {
2043                 ASSERT(num_devices > 1);
2044                 num_devices--;
2045         }
2046         up_read(&fs_info->dev_replace.rwsem);
2047
2048         return num_devices;
2049 }
2050
2051 static void btrfs_scratch_superblock(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2052                                      struct block_device *bdev, int copy_num)
2053 {
2054         struct btrfs_super_block *disk_super;
2055         const size_t len = sizeof(disk_super->magic);
2056         const u64 bytenr = btrfs_sb_offset(copy_num);
2057         int ret;
2058
2059         disk_super = btrfs_read_disk_super(bdev, bytenr, bytenr);
2060         if (IS_ERR(disk_super))
2061                 return;
2062
2063         memset(&disk_super->magic, 0, len);
2064         folio_mark_dirty(virt_to_folio(disk_super));
2065         btrfs_release_disk_super(disk_super);
2066
2067         ret = sync_blockdev_range(bdev, bytenr, bytenr + len - 1);
2068         if (ret)
2069                 btrfs_warn(fs_info, "error clearing superblock number %d (%d)",
2070                         copy_num, ret);
2071 }
2072
2073 void btrfs_scratch_superblocks(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2074                                struct block_device *bdev,
2075                                const char *device_path)
2076 {
2077         int copy_num;
2078
2079         if (!bdev)
2080                 return;
2081
2082         for (copy_num = 0; copy_num < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; copy_num++) {
2083                 if (bdev_is_zoned(bdev))
2084                         btrfs_reset_sb_log_zones(bdev, copy_num);
2085                 else
2086                         btrfs_scratch_superblock(fs_info, bdev, copy_num);
2087         }
2088
2089         /* Notify udev that device has changed */
2090         btrfs_kobject_uevent(bdev, KOBJ_CHANGE);
2091
2092         /* Update ctime/mtime for device path for libblkid */
2093         update_dev_time(device_path);
2094 }
2095
2096 int btrfs_rm_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2097                     struct btrfs_dev_lookup_args *args,
2098                     struct block_device **bdev, void **holder)
2099 {
2100         struct btrfs_trans_handle *trans;
2101         struct btrfs_device *device;
2102         struct btrfs_fs_devices *cur_devices;
2103         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2104         u64 num_devices;
2105         int ret = 0;
2106
2107         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2)) {
2108                 btrfs_err(fs_info, "device remove not supported on extent tree v2 yet");
2109                 return -EINVAL;
2110         }
2111
2112         /*
2113          * The device list in fs_devices is accessed without locks (neither
2114          * uuid_mutex nor device_list_mutex) as it won't change on a mounted
2115          * filesystem and another device rm cannot run.
2116          */
2117         num_devices = btrfs_num_devices(fs_info);
2118
2119         ret = btrfs_check_raid_min_devices(fs_info, num_devices - 1);
2120         if (ret)
2121                 return ret;
2122
2123         device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, args);
2124         if (!device) {
2125                 if (args->missing)
2126                         ret = BTRFS_ERROR_DEV_MISSING_NOT_FOUND;
2127                 else
2128                         ret = -ENOENT;
2129                 return ret;
2130         }
2131
2132         if (btrfs_pinned_by_swapfile(fs_info, device)) {
2133                 btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
2134                   "cannot remove device %s (devid %llu) due to active swapfile",
2135                                   btrfs_dev_name(device), device->devid);
2136                 return -ETXTBSY;
2137         }
2138
2139         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
2140                 return BTRFS_ERROR_DEV_TGT_REPLACE;
2141
2142         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
2143             fs_info->fs_devices->rw_devices == 1)
2144                 return BTRFS_ERROR_DEV_ONLY_WRITABLE;
2145
2146         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
2147                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2148                 list_del_init(&device->dev_alloc_list);
2149                 device->fs_devices->rw_devices--;
2150                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2151         }
2152
2153         ret = btrfs_shrink_device(device, 0);
2154         if (ret)
2155                 goto error_undo;
2156
2157         trans = btrfs_start_transaction(fs_info->chunk_root, 0);
2158         if (IS_ERR(trans)) {
2159                 ret = PTR_ERR(trans);
2160                 goto error_undo;
2161         }
2162
2163         ret = btrfs_rm_dev_item(trans, device);
2164         if (ret) {
2165                 /* Any error in dev item removal is critical */
2166                 btrfs_crit(fs_info,
2167                            "failed to remove device item for devid %llu: %d",
2168                            device->devid, ret);
2169                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2170                 btrfs_end_transaction(trans);
2171                 return ret;
2172         }
2173
2174         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
2175         btrfs_scrub_cancel_dev(device);
2176
2177         /*
2178          * the device list mutex makes sure that we don't change
2179          * the device list while someone else is writing out all
2180          * the device supers. Whoever is writing all supers, should
2181          * lock the device list mutex before getting the number of
2182          * devices in the super block (super_copy). Conversely,
2183          * whoever updates the number of devices in the super block
2184          * (super_copy) should hold the device list mutex.
2185          */
2186
2187         /*
2188          * In normal cases the cur_devices == fs_devices. But in case
2189          * of deleting a seed device, the cur_devices should point to
2190          * its own fs_devices listed under the fs_devices->seed_list.
2191          */
2192         cur_devices = device->fs_devices;
2193         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
2194         list_del_rcu(&device->dev_list);
2195
2196         cur_devices->num_devices--;
2197         cur_devices->total_devices--;
2198         /* Update total_devices of the parent fs_devices if it's seed */
2199         if (cur_devices != fs_devices)
2200                 fs_devices->total_devices--;
2201
2202         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state))
2203                 cur_devices->missing_devices--;
2204
2205         btrfs_assign_next_active_device(device, NULL);
2206
2207         if (device->bdev) {
2208                 cur_devices->open_devices--;
2209                 /* remove sysfs entry */
2210                 btrfs_sysfs_remove_device(device);
2211         }
2212
2213         num_devices = btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy) - 1;
2214         btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy, num_devices);
2215         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
2216
2217         /*
2218          * At this point, the device is zero sized and detached from the
2219          * devices list.  All that's left is to zero out the old supers and
2220          * free the device.
2221          *
2222          * We cannot call btrfs_close_bdev() here because we're holding the sb
2223          * write lock, and blkdev_put() will pull in the ->open_mutex on the
2224          * block device and it's dependencies.  Instead just flush the device
2225          * and let the caller do the final blkdev_put.
2226          */
2227         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
2228                 btrfs_scratch_superblocks(fs_info, device->bdev,
2229                                           device->name->str);
2230                 if (device->bdev) {
2231                         sync_blockdev(device->bdev);
2232                         invalidate_bdev(device->bdev);
2233                 }
2234         }
2235
2236         *bdev = device->bdev;
2237         *holder = device->holder;
2238         synchronize_rcu();
2239         btrfs_free_device(device);
2240
2241         /*
2242          * This can happen if cur_devices is the private seed devices list.  We
2243          * cannot call close_fs_devices() here because it expects the uuid_mutex
2244          * to be held, but in fact we don't need that for the private
2245          * seed_devices, we can simply decrement cur_devices->opened and then
2246          * remove it from our list and free the fs_devices.
2247          */
2248         if (cur_devices->num_devices == 0) {
2249                 list_del_init(&cur_devices->seed_list);
2250                 ASSERT(cur_devices->opened == 1);
2251                 cur_devices->opened--;
2252                 free_fs_devices(cur_devices);
2253         }
2254
2255         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2256
2257         return ret;
2258
2259 error_undo:
2260         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
2261                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2262                 list_add(&device->dev_alloc_list,
2263                          &fs_devices->alloc_list);
2264                 device->fs_devices->rw_devices++;
2265                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2266         }
2267         return ret;
2268 }
2269
2270 void btrfs_rm_dev_replace_remove_srcdev(struct btrfs_device *srcdev)
2271 {
2272         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
2273
2274         lockdep_assert_held(&srcdev->fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2275
2276         /*
2277          * in case of fs with no seed, srcdev->fs_devices will point
2278          * to fs_devices of fs_info. However when the dev being replaced is
2279          * a seed dev it will point to the seed's local fs_devices. In short
2280          * srcdev will have its correct fs_devices in both the cases.
2281          */
2282         fs_devices = srcdev->fs_devices;
2283
2284         list_del_rcu(&srcdev->dev_list);
2285         list_del(&srcdev->dev_alloc_list);
2286         fs_devices->num_devices--;
2287         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &srcdev->dev_state))
2288                 fs_devices->missing_devices--;
2289
2290         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &srcdev->dev_state))
2291                 fs_devices->rw_devices--;
2292
2293         if (srcdev->bdev)
2294                 fs_devices->open_devices--;
2295 }
2296
2297 void btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev(struct btrfs_device *srcdev)
2298 {
2299         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = srcdev->fs_devices;
2300
2301         mutex_lock(&uuid_mutex);
2302
2303         btrfs_close_bdev(srcdev);
2304         synchronize_rcu();
2305         btrfs_free_device(srcdev);
2306
2307         /* if this is no devs we rather delete the fs_devices */
2308         if (!fs_devices->num_devices) {
2309                 /*
2310                  * On a mounted FS, num_devices can't be zero unless it's a
2311                  * seed. In case of a seed device being replaced, the replace
2312                  * target added to the sprout FS, so there will be no more
2313                  * device left under the seed FS.
2314                  */
2315                 ASSERT(fs_devices->seeding);
2316
2317                 list_del_init(&fs_devices->seed_list);
2318                 close_fs_devices(fs_devices);
2319                 free_fs_devices(fs_devices);
2320         }
2321         mutex_unlock(&uuid_mutex);
2322 }
2323
2324 void btrfs_destroy_dev_replace_tgtdev(struct btrfs_device *tgtdev)
2325 {
2326         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = tgtdev->fs_info->fs_devices;
2327
2328         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
2329
2330         btrfs_sysfs_remove_device(tgtdev);
2331
2332         if (tgtdev->bdev)
2333                 fs_devices->open_devices--;
2334
2335         fs_devices->num_devices--;
2336
2337         btrfs_assign_next_active_device(tgtdev, NULL);
2338
2339         list_del_rcu(&tgtdev->dev_list);
2340
2341         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
2342
2343         btrfs_scratch_superblocks(tgtdev->fs_info, tgtdev->bdev,
2344                                   tgtdev->name->str);
2345
2346         btrfs_close_bdev(tgtdev);
2347         synchronize_rcu();
2348         btrfs_free_device(tgtdev);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Populate args from device at path.
2353  *
2354  * @fs_info:    the filesystem
2355  * @args:       the args to populate
2356  * @path:       the path to the device
2357  *
2358  * This will read the super block of the device at @path and populate @args with
2359  * the devid, fsid, and uuid.  This is meant to be used for ioctls that need to
2360  * lookup a device to operate on, but need to do it before we take any locks.
2361  * This properly handles the special case of "missing" that a user may pass in,
2362  * and does some basic sanity checks.  The caller must make sure that @path is
2363  * properly NUL terminated before calling in, and must call
2364  * btrfs_put_dev_args_from_path() in order to free up the temporary fsid and
2365  * uuid buffers.
2366  *
2367  * Return: 0 for success, -errno for failure
2368  */
2369 int btrfs_get_dev_args_from_path(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2370                                  struct btrfs_dev_lookup_args *args,
2371                                  const char *path)
2372 {
2373         struct btrfs_super_block *disk_super;
2374         struct block_device *bdev;
2375         int ret;
2376
2377         if (!path || !path[0])
2378                 return -EINVAL;
2379         if (!strcmp(path, "missing")) {
2380                 args->missing = true;
2381                 return 0;
2382         }
2383
2384         args->uuid = kzalloc(BTRFS_UUID_SIZE, GFP_KERNEL);
2385         args->fsid = kzalloc(BTRFS_FSID_SIZE, GFP_KERNEL);
2386         if (!args->uuid || !args->fsid) {
2387                 btrfs_put_dev_args_from_path(args);
2388                 return -ENOMEM;
2389         }
2390
2391         ret = btrfs_get_bdev_and_sb(path, BLK_OPEN_READ, NULL, 0,
2392                                     &bdev, &disk_super);
2393         if (ret) {
2394                 btrfs_put_dev_args_from_path(args);
2395                 return ret;
2396         }
2397
2398         args->devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
2399         memcpy(args->uuid, disk_super->dev_item.uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
2400         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, METADATA_UUID))
2401                 memcpy(args->fsid, disk_super->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE);
2402         else
2403                 memcpy(args->fsid, disk_super->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
2404         btrfs_release_disk_super(disk_super);
2405         blkdev_put(bdev, NULL);
2406         return 0;
2407 }
2408
2409 /*
2410  * Only use this jointly with btrfs_get_dev_args_from_path() because we will
2411  * allocate our ->uuid and ->fsid pointers, everybody else uses local variables
2412  * that don't need to be freed.
2413  */
2414 void btrfs_put_dev_args_from_path(struct btrfs_dev_lookup_args *args)
2415 {
2416         kfree(args->uuid);
2417         kfree(args->fsid);
2418         args->uuid = NULL;
2419         args->fsid = NULL;
2420 }
2421
2422 struct btrfs_device *btrfs_find_device_by_devspec(
2423                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 devid,
2424                 const char *device_path)
2425 {
2426         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
2427         struct btrfs_device *device;
2428         int ret;
2429
2430         if (devid) {
2431                 args.devid = devid;
2432                 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
2433                 if (!device)
2434                         return ERR_PTR(-ENOENT);
2435                 return device;
2436         }
2437
2438         ret = btrfs_get_dev_args_from_path(fs_info, &args, device_path);
2439         if (ret)
2440                 return ERR_PTR(ret);
2441         device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
2442         btrfs_put_dev_args_from_path(&args);
2443         if (!device)
2444                 return ERR_PTR(-ENOENT);
2445         return device;
2446 }
2447
2448 static struct btrfs_fs_devices *btrfs_init_sprout(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2449 {
2450         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2451         struct btrfs_fs_devices *old_devices;
2452         struct btrfs_fs_devices *seed_devices;
2453
2454         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
2455         if (!fs_devices->seeding)
2456                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2457
2458         /*
2459          * Private copy of the seed devices, anchored at
2460          * fs_info->fs_devices->seed_list
2461          */
2462         seed_devices = alloc_fs_devices(NULL, NULL);
2463         if (IS_ERR(seed_devices))
2464                 return seed_devices;
2465
2466         /*
2467          * It's necessary to retain a copy of the original seed fs_devices in
2468          * fs_uuids so that filesystems which have been seeded can successfully
2469          * reference the seed device from open_seed_devices. This also supports
2470          * multiple fs seed.
2471          */
2472         old_devices = clone_fs_devices(fs_devices);
2473         if (IS_ERR(old_devices)) {
2474                 kfree(seed_devices);
2475                 return old_devices;
2476         }
2477
2478         list_add(&old_devices->fs_list, &fs_uuids);
2479
2480         memcpy(seed_devices, fs_devices, sizeof(*seed_devices));
2481         seed_devices->opened = 1;
2482         INIT_LIST_HEAD(&seed_devices->devices);
2483         INIT_LIST_HEAD(&seed_devices->alloc_list);
2484         mutex_init(&seed_devices->device_list_mutex);
2485
2486         return seed_devices;
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Splice seed devices into the sprout fs_devices.
2491  * Generate a new fsid for the sprouted read-write filesystem.
2492  */
2493 static void btrfs_setup_sprout(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2494                                struct btrfs_fs_devices *seed_devices)
2495 {
2496         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2497         struct btrfs_super_block *disk_super = fs_info->super_copy;
2498         struct btrfs_device *device;
2499         u64 super_flags;
2500
2501         /*
2502          * We are updating the fsid, the thread leading to device_list_add()
2503          * could race, so uuid_mutex is needed.
2504          */
2505         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
2506
2507         /*
2508          * The threads listed below may traverse dev_list but can do that without
2509          * device_list_mutex:
2510          * - All device ops and balance - as we are in btrfs_exclop_start.
2511          * - Various dev_list readers - are using RCU.
2512          * - btrfs_ioctl_fitrim() - is using RCU.
2513          *
2514          * For-read threads as below are using device_list_mutex:
2515          * - Readonly scrub btrfs_scrub_dev()
2516          * - Readonly scrub btrfs_scrub_progress()
2517          * - btrfs_get_dev_stats()
2518          */
2519         lockdep_assert_held(&fs_devices->device_list_mutex);
2520
2521         list_splice_init_rcu(&fs_devices->devices, &seed_devices->devices,
2522                               synchronize_rcu);
2523         list_for_each_entry(device, &seed_devices->devices, dev_list)
2524                 device->fs_devices = seed_devices;
2525
2526         fs_devices->seeding = false;
2527         fs_devices->num_devices = 0;
2528         fs_devices->open_devices = 0;
2529         fs_devices->missing_devices = 0;
2530         fs_devices->rotating = false;
2531         list_add(&seed_devices->seed_list, &fs_devices->seed_list);
2532
2533         generate_random_uuid(fs_devices->fsid);
2534         memcpy(fs_devices->metadata_uuid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
2535         memcpy(disk_super->fsid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
2536
2537         super_flags = btrfs_super_flags(disk_super) &
2538                       ~BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING;
2539         btrfs_set_super_flags(disk_super, super_flags);
2540 }
2541
2542 /*
2543  * Store the expected generation for seed devices in device items.
2544  */
2545 static int btrfs_finish_sprout(struct btrfs_trans_handle *trans)
2546 {
2547         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
2548         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2549         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
2550         struct btrfs_path *path;
2551         struct extent_buffer *leaf;
2552         struct btrfs_dev_item *dev_item;
2553         struct btrfs_device *device;
2554         struct btrfs_key key;
2555         u8 fs_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
2556         u8 dev_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
2557         int ret;
2558
2559         path = btrfs_alloc_path();
2560         if (!path)
2561                 return -ENOMEM;
2562
2563         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
2564         key.offset = 0;
2565         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
2566
2567         while (1) {
2568                 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
2569                 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2570                 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2571                 if (ret < 0)
2572                         goto error;
2573
2574                 leaf = path->nodes[0];
2575 next_slot:
2576                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
2577                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
2578                         if (ret > 0)
2579                                 break;
2580                         if (ret < 0)
2581                                 goto error;
2582                         leaf = path->nodes[0];
2583                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
2584                         btrfs_release_path(path);
2585                         continue;
2586                 }
2587
2588                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
2589                 if (key.objectid != BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID ||
2590                     key.type != BTRFS_DEV_ITEM_KEY)
2591                         break;
2592
2593                 dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2594                                           struct btrfs_dev_item);
2595                 args.devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
2596                 read_extent_buffer(leaf, dev_uuid, btrfs_device_uuid(dev_item),
2597                                    BTRFS_UUID_SIZE);
2598                 read_extent_buffer(leaf, fs_uuid, btrfs_device_fsid(dev_item),
2599                                    BTRFS_FSID_SIZE);
2600                 args.uuid = dev_uuid;
2601                 args.fsid = fs_uuid;
2602                 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
2603                 BUG_ON(!device); /* Logic error */
2604
2605                 if (device->fs_devices->seeding) {
2606                         btrfs_set_device_generation(leaf, dev_item,
2607                                                     device->generation);
2608                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2609                 }
2610
2611                 path->slots[0]++;
2612                 goto next_slot;
2613         }
2614         ret = 0;
2615 error:
2616         btrfs_free_path(path);
2617         return ret;
2618 }
2619
2620 int btrfs_init_new_device(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *device_path)
2621 {
2622         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2623         struct btrfs_trans_handle *trans;
2624         struct btrfs_device *device;
2625         struct block_device *bdev;
2626         struct super_block *sb = fs_info->sb;
2627         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2628         struct btrfs_fs_devices *seed_devices = NULL;
2629         u64 orig_super_total_bytes;
2630         u64 orig_super_num_devices;
2631         int ret = 0;
2632         bool seeding_dev = false;
2633         bool locked = false;
2634
2635         if (sb_rdonly(sb) && !fs_devices->seeding)
2636                 return -EROFS;
2637
2638         bdev = blkdev_get_by_path(device_path, BLK_OPEN_WRITE,
2639                                   fs_info->bdev_holder, NULL);
2640         if (IS_ERR(bdev))
2641                 return PTR_ERR(bdev);
2642
2643         if (!btrfs_check_device_zone_type(fs_info, bdev)) {
2644                 ret = -EINVAL;
2645                 goto error;
2646         }
2647
2648         if (fs_devices->seeding) {
2649                 seeding_dev = true;
2650                 down_write(&sb->s_umount);
2651                 mutex_lock(&uuid_mutex);
2652                 locked = true;
2653         }
2654
2655         sync_blockdev(bdev);
2656
2657         rcu_read_lock();
2658         list_for_each_entry_rcu(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
2659                 if (device->bdev == bdev) {
2660                         ret = -EEXIST;
2661                         rcu_read_unlock();
2662                         goto error;
2663                 }
2664         }
2665         rcu_read_unlock();
2666
2667         device = btrfs_alloc_device(fs_info, NULL, NULL, device_path);
2668         if (IS_ERR(device)) {
2669                 /* we can safely leave the fs_devices entry around */
2670                 ret = PTR_ERR(device);
2671                 goto error;
2672         }
2673
2674         device->fs_info = fs_info;
2675         device->bdev = bdev;
2676         ret = lookup_bdev(device_path, &device->devt);
2677         if (ret)
2678                 goto error_free_device;
2679
2680         ret = btrfs_get_dev_zone_info(device, false);
2681         if (ret)
2682                 goto error_free_device;
2683
2684         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
2685         if (IS_ERR(trans)) {
2686                 ret = PTR_ERR(trans);
2687                 goto error_free_zone;
2688         }
2689
2690         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
2691         device->generation = trans->transid;
2692         device->io_width = fs_info->sectorsize;
2693         device->io_align = fs_info->sectorsize;
2694         device->sector_size = fs_info->sectorsize;
2695         device->total_bytes =
2696                 round_down(bdev_nr_bytes(bdev), fs_info->sectorsize);
2697         device->disk_total_bytes = device->total_bytes;
2698         device->commit_total_bytes = device->total_bytes;
2699         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
2700         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
2701         device->holder = fs_info->bdev_holder;
2702         device->dev_stats_valid = 1;
2703         set_blocksize(device->bdev, BTRFS_BDEV_BLOCKSIZE);
2704
2705         if (seeding_dev) {
2706                 btrfs_clear_sb_rdonly(sb);
2707
2708                 /* GFP_KERNEL allocation must not be under device_list_mutex */
2709                 seed_devices = btrfs_init_sprout(fs_info);
2710                 if (IS_ERR(seed_devices)) {
2711                         ret = PTR_ERR(seed_devices);
2712                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2713                         goto error_trans;
2714                 }
2715         }
2716
2717         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
2718         if (seeding_dev) {
2719                 btrfs_setup_sprout(fs_info, seed_devices);
2720                 btrfs_assign_next_active_device(fs_info->fs_devices->latest_dev,
2721                                                 device);
2722         }
2723
2724         device->fs_devices = fs_devices;
2725
2726         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2727         list_add_rcu(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
2728         list_add(&device->dev_alloc_list, &fs_devices->alloc_list);
2729         fs_devices->num_devices++;
2730         fs_devices->open_devices++;
2731         fs_devices->rw_devices++;
2732         fs_devices->total_devices++;
2733         fs_devices->total_rw_bytes += device->total_bytes;
2734
2735         atomic64_add(device->total_bytes, &fs_info->free_chunk_space);
2736
2737         if (!bdev_nonrot(bdev))
2738                 fs_devices->rotating = true;
2739
2740         orig_super_total_bytes = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
2741         btrfs_set_super_total_bytes(fs_info->super_copy,
2742                 round_down(orig_super_total_bytes + device->total_bytes,
2743                            fs_info->sectorsize));
2744
2745         orig_super_num_devices = btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy);
2746         btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy,
2747                                     orig_super_num_devices + 1);
2748
2749         /*
2750          * we've got more storage, clear any full flags on the space
2751          * infos
2752          */
2753         btrfs_clear_space_info_full(fs_info);
2754
2755         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2756
2757         /* Add sysfs device entry */
2758         btrfs_sysfs_add_device(device);
2759
2760         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
2761
2762         if (seeding_dev) {
2763                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2764                 ret = init_first_rw_device(trans);
2765                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2766                 if (ret) {
2767                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2768                         goto error_sysfs;
2769                 }
2770         }
2771
2772         ret = btrfs_add_dev_item(trans, device);
2773         if (ret) {
2774                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2775                 goto error_sysfs;
2776         }
2777
2778         if (seeding_dev) {
2779                 ret = btrfs_finish_sprout(trans);
2780                 if (ret) {
2781                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2782                         goto error_sysfs;
2783                 }
2784
2785                 /*
2786                  * fs_devices now represents the newly sprouted filesystem and
2787                  * its fsid has been changed by btrfs_sprout_splice().
2788                  */
2789                 btrfs_sysfs_update_sprout_fsid(fs_devices);
2790         }
2791
2792         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2793
2794         if (seeding_dev) {
2795                 mutex_unlock(&uuid_mutex);
2796                 up_write(&sb->s_umount);
2797                 locked = false;
2798
2799                 if (ret) /* transaction commit */
2800                         return ret;
2801
2802                 ret = btrfs_relocate_sys_chunks(fs_info);
2803                 if (ret < 0)
2804                         btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret,
2805                                     "Failed to relocate sys chunks after device initialization. This can be fixed using the \"btrfs balance\" command.");
2806                 trans = btrfs_attach_transaction(root);
2807                 if (IS_ERR(trans)) {
2808                         if (PTR_ERR(trans) == -ENOENT)
2809                                 return 0;
2810                         ret = PTR_ERR(trans);
2811                         trans = NULL;
2812                         goto error_sysfs;
2813                 }
2814                 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2815         }
2816
2817         /*
2818          * Now that we have written a new super block to this device, check all
2819          * other fs_devices list if device_path alienates any other scanned
2820          * device.
2821          * We can ignore the return value as it typically returns -EINVAL and
2822          * only succeeds if the device was an alien.
2823          */
2824         btrfs_forget_devices(device->devt);
2825
2826         /* Update ctime/mtime for blkid or udev */
2827         update_dev_time(device_path);
2828
2829         return ret;
2830
2831 error_sysfs:
2832         btrfs_sysfs_remove_device(device);
2833         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2834         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2835         list_del_rcu(&device->dev_list);
2836         list_del(&device->dev_alloc_list);
2837         fs_info->fs_devices->num_devices--;
2838         fs_info->fs_devices->open_devices--;
2839         fs_info->fs_devices->rw_devices--;
2840         fs_info->fs_devices->total_devices--;
2841         fs_info->fs_devices->total_rw_bytes -= device->total_bytes;
2842         atomic64_sub(device->total_bytes, &fs_info->free_chunk_space);
2843         btrfs_set_super_total_bytes(fs_info->super_copy,
2844                                     orig_super_total_bytes);
2845         btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy,
2846                                     orig_super_num_devices);
2847         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2848         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2849 error_trans:
2850         if (seeding_dev)
2851                 btrfs_set_sb_rdonly(sb);
2852         if (trans)
2853                 btrfs_end_transaction(trans);
2854 error_free_zone:
2855         btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
2856 error_free_device:
2857         btrfs_free_device(device);
2858 error:
2859         blkdev_put(bdev, fs_info->bdev_holder);
2860         if (locked) {
2861                 mutex_unlock(&uuid_mutex);
2862                 up_write(&sb->s_umount);
2863         }
2864         return ret;
2865 }
2866
2867 static noinline int btrfs_update_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
2868                                         struct btrfs_device *device)
2869 {
2870         int ret;
2871         struct btrfs_path *path;
2872         struct btrfs_root *root = device->fs_info->chunk_root;
2873         struct btrfs_dev_item *dev_item;
2874         struct extent_buffer *leaf;
2875         struct btrfs_key key;
2876
2877         path = btrfs_alloc_path();
2878         if (!path)
2879                 return -ENOMEM;
2880
2881         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
2882         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
2883         key.offset = device->devid;
2884
2885         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2886         if (ret < 0)
2887                 goto out;
2888
2889         if (ret > 0) {
2890                 ret = -ENOENT;
2891                 goto out;
2892         }
2893
2894         leaf = path->nodes[0];
2895         dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_item);
2896
2897         btrfs_set_device_id(leaf, dev_item, device->devid);
2898         btrfs_set_device_type(leaf, dev_item, device->type);
2899         btrfs_set_device_io_align(leaf, dev_item, device->io_align);
2900         btrfs_set_device_io_width(leaf, dev_item, device->io_width);
2901         btrfs_set_device_sector_size(leaf, dev_item, device->sector_size);
2902         btrfs_set_device_total_bytes(leaf, dev_item,
2903                                      btrfs_device_get_disk_total_bytes(device));
2904         btrfs_set_device_bytes_used(leaf, dev_item,
2905                                     btrfs_device_get_bytes_used(device));
2906         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2907
2908 out:
2909         btrfs_free_path(path);
2910         return ret;
2911 }
2912
2913 int btrfs_grow_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
2914                       struct btrfs_device *device, u64 new_size)
2915 {
2916         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2917         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
2918         u64 old_total;
2919         u64 diff;
2920         int ret;
2921
2922         if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state))
2923                 return -EACCES;
2924
2925         new_size = round_down(new_size, fs_info->sectorsize);
2926
2927         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2928         old_total = btrfs_super_total_bytes(super_copy);
2929         diff = round_down(new_size - device->total_bytes, fs_info->sectorsize);
2930
2931         if (new_size <= device->total_bytes ||
2932             test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
2933                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2934                 return -EINVAL;
2935         }
2936
2937         btrfs_set_super_total_bytes(super_copy,
2938                         round_down(old_total + diff, fs_info->sectorsize));
2939         device->fs_devices->total_rw_bytes += diff;
2940
2941         btrfs_device_set_total_bytes(device, new_size);
2942         btrfs_device_set_disk_total_bytes(device, new_size);
2943         btrfs_clear_space_info_full(device->fs_info);
2944         if (list_empty(&device->post_commit_list))
2945                 list_add_tail(&device->post_commit_list,
2946                               &trans->transaction->dev_update_list);
2947         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2948
2949         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
2950         ret = btrfs_update_device(trans, device);
2951         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2952
2953         return ret;
2954 }
2955
2956 static int btrfs_free_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset)
2957 {
2958         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2959         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
2960         int ret;
2961         struct btrfs_path *path;
2962         struct btrfs_key key;
2963
2964         path = btrfs_alloc_path();
2965         if (!path)
2966                 return -ENOMEM;
2967
2968         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2969         key.offset = chunk_offset;
2970         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
2971
2972         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
2973         if (ret < 0)
2974                 goto out;
2975         else if (ret > 0) { /* Logic error or corruption */
2976                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, -ENOENT,
2977                                       "Failed lookup while freeing chunk.");
2978                 ret = -ENOENT;
2979                 goto out;
2980         }
2981
2982         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
2983         if (ret < 0)
2984                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret,
2985                                       "Failed to delete chunk item.");
2986 out:
2987         btrfs_free_path(path);
2988         return ret;
2989 }
2990
2991 static int btrfs_del_sys_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
2992 {
2993         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
2994         struct btrfs_disk_key *disk_key;
2995         struct btrfs_chunk *chunk;
2996         u8 *ptr;
2997         int ret = 0;
2998         u32 num_stripes;
2999         u32 array_size;
3000         u32 len = 0;
3001         u32 cur;
3002         struct btrfs_key key;
3003
3004         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3005         array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
3006
3007         ptr = super_copy->sys_chunk_array;
3008         cur = 0;
3009
3010         while (cur < array_size) {
3011                 disk_key = (struct btrfs_disk_key *)ptr;
3012                 btrfs_disk_key_to_cpu(&key, disk_key);
3013
3014                 len = sizeof(*disk_key);
3015
3016                 if (key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
3017                         chunk = (struct btrfs_chunk *)(ptr + len);
3018                         num_stripes = btrfs_stack_chunk_num_stripes(chunk);
3019                         len += btrfs_chunk_item_size(num_stripes);
3020                 } else {
3021                         ret = -EIO;
3022                         break;
3023                 }
3024                 if (key.objectid == BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID &&
3025                     key.offset == chunk_offset) {
3026                         memmove(ptr, ptr + len, array_size - (cur + len));
3027                         array_size -= len;
3028                         btrfs_set_super_sys_array_size(super_copy, array_size);
3029                 } else {
3030                         ptr += len;
3031                         cur += len;
3032                 }
3033         }
3034         return ret;
3035 }
3036
3037 /*
3038  * btrfs_get_chunk_map() - Find the mapping containing the given logical extent.
3039  * @logical: Logical block offset in bytes.
3040  * @length: Length of extent in bytes.
3041  *
3042  * Return: Chunk mapping or ERR_PTR.
3043  */
3044 struct extent_map *btrfs_get_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3045                                        u64 logical, u64 length)
3046 {
3047         struct extent_map_tree *em_tree;
3048         struct extent_map *em;
3049
3050         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
3051         read_lock(&em_tree->lock);
3052         em = lookup_extent_mapping(em_tree, logical, length);
3053         read_unlock(&em_tree->lock);
3054
3055         if (!em) {
3056                 btrfs_crit(fs_info, "unable to find logical %llu length %llu",
3057                            logical, length);
3058                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3059         }
3060
3061         if (em->start > logical || em->start + em->len < logical) {
3062                 btrfs_crit(fs_info,
3063                            "found a bad mapping, wanted %llu-%llu, found %llu-%llu",
3064                            logical, length, em->start, em->start + em->len);
3065                 free_extent_map(em);
3066                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3067         }
3068
3069         /* callers are responsible for dropping em's ref. */
3070         return em;
3071 }
3072
3073 static int remove_chunk_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
3074                              struct map_lookup *map, u64 chunk_offset)
3075 {
3076         int i;
3077
3078         /*
3079          * Removing chunk items and updating the device items in the chunks btree
3080          * requires holding the chunk_mutex.
3081          * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for the details.
3082          */
3083         lockdep_assert_held(&trans->fs_info->chunk_mutex);
3084
3085         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
3086                 int ret;
3087
3088                 ret = btrfs_update_device(trans, map->stripes[i].dev);
3089                 if (ret)
3090                         return ret;
3091         }
3092
3093         return btrfs_free_chunk(trans, chunk_offset);
3094 }
3095
3096 int btrfs_remove_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset)
3097 {
3098         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3099         struct extent_map *em;
3100         struct map_lookup *map;
3101         u64 dev_extent_len = 0;
3102         int i, ret = 0;
3103         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
3104
3105         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
3106         if (IS_ERR(em)) {
3107                 /*
3108                  * This is a logic error, but we don't want to just rely on the
3109                  * user having built with ASSERT enabled, so if ASSERT doesn't
3110                  * do anything we still error out.
3111                  */
3112                 ASSERT(0);
3113                 return PTR_ERR(em);
3114         }
3115         map = em->map_lookup;
3116
3117         /*
3118          * First delete the device extent items from the devices btree.
3119          * We take the device_list_mutex to avoid racing with the finishing phase
3120          * of a device replace operation. See the comment below before acquiring
3121          * fs_info->chunk_mutex. Note that here we do not acquire the chunk_mutex
3122          * because that can result in a deadlock when deleting the device extent
3123          * items from the devices btree - COWing an extent buffer from the btree
3124          * may result in allocating a new metadata chunk, which would attempt to
3125          * lock again fs_info->chunk_mutex.
3126          */
3127         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
3128         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
3129                 struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
3130                 ret = btrfs_free_dev_extent(trans, device,
3131                                             map->stripes[i].physical,
3132                                             &dev_extent_len);
3133                 if (ret) {
3134                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
3135                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3136                         goto out;
3137                 }
3138
3139                 if (device->bytes_used > 0) {
3140                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3141                         btrfs_device_set_bytes_used(device,
3142                                         device->bytes_used - dev_extent_len);
3143                         atomic64_add(dev_extent_len, &fs_info->free_chunk_space);
3144                         btrfs_clear_space_info_full(fs_info);
3145                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3146                 }
3147         }
3148         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
3149
3150         /*
3151          * We acquire fs_info->chunk_mutex for 2 reasons:
3152          *
3153          * 1) Just like with the first phase of the chunk allocation, we must
3154          *    reserve system space, do all chunk btree updates and deletions, and
3155          *    update the system chunk array in the superblock while holding this
3156          *    mutex. This is for similar reasons as explained on the comment at
3157          *    the top of btrfs_chunk_alloc();
3158          *
3159          * 2) Prevent races with the final phase of a device replace operation
3160          *    that replaces the device object associated with the map's stripes,
3161          *    because the device object's id can change at any time during that
3162          *    final phase of the device replace operation
3163          *    (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
3164          *    replaced device and then see it with an ID of
3165          *    BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID, which would cause a failure when updating
3166          *    the device item, which does not exists on the chunk btree.
3167          *    The finishing phase of device replace acquires both the
3168          *    device_list_mutex and the chunk_mutex, in that order, so we are
3169          *    safe by just acquiring the chunk_mutex.
3170          */
3171         trans->removing_chunk = true;
3172         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3173
3174         check_system_chunk(trans, map->type);
3175
3176         ret = remove_chunk_item(trans, map, chunk_offset);
3177         /*
3178          * Normally we should not get -ENOSPC since we reserved space before
3179          * through the call to check_system_chunk().
3180          *
3181          * Despite our system space_info having enough free space, we may not
3182          * be able to allocate extents from its block groups, because all have
3183          * an incompatible profile, which will force us to allocate a new system
3184          * block group with the right profile, or right after we called
3185          * check_system_space() above, a scrub turned the only system block group
3186          * with enough free space into RO mode.
3187          * This is explained with more detail at do_chunk_alloc().
3188          *
3189          * So if we get -ENOSPC, allocate a new system chunk and retry once.
3190          */
3191         if (ret == -ENOSPC) {
3192                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3193                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3194
3195                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3196                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3197                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3198                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3199                         goto out;
3200                 }
3201
3202                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3203                 if (ret) {
3204                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3205                         goto out;
3206                 }
3207
3208                 ret = remove_chunk_item(trans, map, chunk_offset);
3209                 if (ret) {
3210                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3211                         goto out;
3212                 }
3213         } else if (ret) {
3214                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3215                 goto out;
3216         }
3217
3218         trace_btrfs_chunk_free(fs_info, map, chunk_offset, em->len);
3219
3220         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
3221                 ret = btrfs_del_sys_chunk(fs_info, chunk_offset);
3222                 if (ret) {
3223                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3224                         goto out;
3225                 }
3226         }
3227
3228         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3229         trans->removing_chunk = false;
3230
3231         /*
3232          * We are done with chunk btree updates and deletions, so release the
3233          * system space we previously reserved (with check_system_chunk()).
3234          */
3235         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3236
3237         ret = btrfs_remove_block_group(trans, chunk_offset, em);
3238         if (ret) {
3239                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3240                 goto out;
3241         }
3242
3243 out:
3244         if (trans->removing_chunk) {
3245                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3246                 trans->removing_chunk = false;
3247         }
3248         /* once for us */
3249         free_extent_map(em);
3250         return ret;
3251 }
3252
3253 int btrfs_relocate_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
3254 {
3255         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
3256         struct btrfs_trans_handle *trans;
3257         struct btrfs_block_group *block_group;
3258         u64 length;
3259         int ret;
3260
3261         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2)) {
3262                 btrfs_err(fs_info,
3263                           "relocate: not supported on extent tree v2 yet");
3264                 return -EINVAL;
3265         }
3266
3267         /*
3268          * Prevent races with automatic removal of unused block groups.
3269          * After we relocate and before we remove the chunk with offset
3270          * chunk_offset, automatic removal of the block group can kick in,
3271          * resulting in a failure when calling btrfs_remove_chunk() below.
3272          *
3273          * Make sure to acquire this mutex before doing a tree search (dev
3274          * or chunk trees) to find chunks. Otherwise the cleaner kthread might
3275          * call btrfs_remove_chunk() (through btrfs_delete_unused_bgs()) after
3276          * we release the path used to search the chunk/dev tree and before
3277          * the current task acquires this mutex and calls us.
3278          */
3279         lockdep_assert_held(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3280
3281         /* step one, relocate all the extents inside this chunk */
3282         btrfs_scrub_pause(fs_info);
3283         ret = btrfs_relocate_block_group(fs_info, chunk_offset);
3284         btrfs_scrub_continue(fs_info);
3285         if (ret) {
3286                 /*
3287                  * If we had a transaction abort, stop all running scrubs.
3288                  * See transaction.c:cleanup_transaction() why we do it here.
3289                  */
3290                 if (BTRFS_FS_ERROR(fs_info))
3291                         btrfs_scrub_cancel(fs_info);
3292                 return ret;
3293         }
3294
3295         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3296         if (!block_group)
3297                 return -ENOENT;
3298         btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
3299         length = block_group->length;
3300         btrfs_put_block_group(block_group);
3301
3302         /*
3303          * On a zoned file system, discard the whole block group, this will
3304          * trigger a REQ_OP_ZONE_RESET operation on the device zone. If
3305          * resetting the zone fails, don't treat it as a fatal problem from the
3306          * filesystem's point of view.
3307          */
3308         if (btrfs_is_zoned(fs_info)) {
3309                 ret = btrfs_discard_extent(fs_info, chunk_offset, length, NULL);
3310                 if (ret)
3311                         btrfs_info(fs_info,
3312                                 "failed to reset zone %llu after relocation",
3313                                 chunk_offset);
3314         }
3315
3316         trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(root->fs_info,
3317                                                      chunk_offset);
3318         if (IS_ERR(trans)) {
3319                 ret = PTR_ERR(trans);
3320                 btrfs_handle_fs_error(root->fs_info, ret, NULL);
3321                 return ret;
3322         }
3323
3324         /*
3325          * step two, delete the device extents and the
3326          * chunk tree entries
3327          */
3328         ret = btrfs_remove_chunk(trans, chunk_offset);
3329         btrfs_end_transaction(trans);
3330         return ret;
3331 }
3332
3333 static int btrfs_relocate_sys_chunks(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3334 {
3335         struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
3336         struct btrfs_path *path;
3337         struct extent_buffer *leaf;
3338         struct btrfs_chunk *chunk;
3339         struct btrfs_key key;
3340         struct btrfs_key found_key;
3341         u64 chunk_type;
3342         bool retried = false;
3343         int failed = 0;
3344         int ret;
3345
3346         path = btrfs_alloc_path();
3347         if (!path)
3348                 return -ENOMEM;
3349
3350 again:
3351         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
3352         key.offset = (u64)-1;
3353         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
3354
3355         while (1) {
3356                 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3357                 ret = btrfs_search_slot(NULL, chunk_root, &key, path, 0, 0);
3358                 if (ret < 0) {
3359                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3360                         goto error;
3361                 }
3362                 BUG_ON(ret == 0); /* Corruption */
3363
3364                 ret = btrfs_previous_item(chunk_root, path, key.objectid,
3365                                           key.type);
3366                 if (ret)
3367                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3368                 if (ret < 0)
3369                         goto error;
3370                 if (ret > 0)
3371                         break;
3372
3373                 leaf = path->nodes[0];
3374                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, path->slots[0]);
3375
3376                 chunk = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
3377                                        struct btrfs_chunk);
3378                 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3379                 btrfs_release_path(path);
3380
3381                 if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
3382                         ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, found_key.offset);
3383                         if (ret == -ENOSPC)
3384                                 failed++;
3385                         else
3386                                 BUG_ON(ret);
3387                 }
3388                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3389
3390                 if (found_key.offset == 0)
3391                         break;
3392                 key.offset = found_key.offset - 1;
3393         }
3394         ret = 0;
3395         if (failed && !retried) {
3396                 failed = 0;
3397                 retried = true;
3398                 goto again;
3399         } else if (WARN_ON(failed && retried)) {
3400                 ret = -ENOSPC;
3401         }
3402 error:
3403         btrfs_free_path(path);
3404         return ret;
3405 }
3406
3407 /*
3408  * return 1 : allocate a data chunk successfully,
3409  * return <0: errors during allocating a data chunk,
3410  * return 0 : no need to allocate a data chunk.
3411  */
3412 static int btrfs_may_alloc_data_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3413                                       u64 chunk_offset)
3414 {
3415         struct btrfs_block_group *cache;
3416         u64 bytes_used;
3417         u64 chunk_type;
3418
3419         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3420         ASSERT(cache);
3421         chunk_type = cache->flags;
3422         btrfs_put_block_group(cache);
3423
3424         if (!(chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
3425                 return 0;
3426
3427         spin_lock(&fs_info->data_sinfo->lock);
3428         bytes_used = fs_info->data_sinfo->bytes_used;
3429         spin_unlock(&fs_info->data_sinfo->lock);
3430
3431         if (!bytes_used) {
3432                 struct btrfs_trans_handle *trans;
3433                 int ret;
3434
3435                 trans = btrfs_join_transaction(fs_info->tree_root);
3436                 if (IS_ERR(trans))
3437                         return PTR_ERR(trans);
3438
3439                 ret = btrfs_force_chunk_alloc(trans, BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
3440                 btrfs_end_transaction(trans);
3441                 if (ret < 0)
3442                         return ret;
3443                 return 1;
3444         }
3445
3446         return 0;
3447 }
3448
3449 static int insert_balance_item(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3450                                struct btrfs_balance_control *bctl)
3451 {
3452         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
3453         struct btrfs_trans_handle *trans;
3454         struct btrfs_balance_item *item;
3455         struct btrfs_disk_balance_args disk_bargs;
3456         struct btrfs_path *path;
3457         struct extent_buffer *leaf;
3458         struct btrfs_key key;
3459         int ret, err;
3460
3461         path = btrfs_alloc_path();
3462         if (!path)
3463                 return -ENOMEM;
3464
3465         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
3466         if (IS_ERR(trans)) {
3467                 btrfs_free_path(path);
3468                 return PTR_ERR(trans);
3469         }
3470
3471         key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
3472         key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
3473         key.offset = 0;
3474
3475         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
3476                                       sizeof(*item));
3477         if (ret)
3478                 goto out;
3479
3480         leaf = path->nodes[0];
3481         item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_balance_item);
3482
3483         memzero_extent_buffer(leaf, (unsigned long)item, sizeof(*item));
3484
3485         btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->data);
3486         btrfs_set_balance_data(leaf, item, &disk_bargs);
3487         btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->meta);
3488         btrfs_set_balance_meta(leaf, item, &disk_bargs);
3489         btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->sys);
3490         btrfs_set_balance_sys(leaf, item, &disk_bargs);
3491
3492         btrfs_set_balance_flags(leaf, item, bctl->flags);
3493
3494         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
3495 out:
3496         btrfs_free_path(path);
3497         err = btrfs_commit_transaction(trans);
3498         if (err && !ret)
3499                 ret = err;
3500         return ret;
3501 }
3502
3503 static int del_balance_item(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3504 {
3505         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
3506         struct btrfs_trans_handle *trans;
3507         struct btrfs_path *path;
3508         struct btrfs_key key;
3509         int ret, err;
3510
3511         path = btrfs_alloc_path();
3512         if (!path)
3513                 return -ENOMEM;
3514
3515         trans = btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, 0);
3516         if (IS_ERR(trans)) {
3517                 btrfs_free_path(path);
3518                 return PTR_ERR(trans);
3519         }
3520
3521         key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
3522         key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
3523         key.offset = 0;
3524
3525         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
3526         if (ret < 0)
3527                 goto out;
3528         if (ret > 0) {
3529                 ret = -ENOENT;
3530                 goto out;
3531         }
3532
3533         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
3534 out:
3535         btrfs_free_path(path);
3536         err = btrfs_commit_transaction(trans);
3537         if (err && !ret)
3538                 ret = err;
3539         return ret;
3540 }
3541
3542 /*
3543  * This is a heuristic used to reduce the number of chunks balanced on
3544  * resume after balance was interrupted.
3545  */
3546 static void update_balance_args(struct btrfs_balance_control *bctl)
3547 {
3548         /*
3549          * Turn on soft mode for chunk types that were being converted.
3550          */
3551         if (bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
3552                 bctl->data.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
3553         if (bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
3554                 bctl->sys.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
3555         if (bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
3556                 bctl->meta.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
3557
3558         /*
3559          * Turn on usage filter if is not already used.  The idea is
3560          * that chunks that we have already balanced should be
3561          * reasonably full.  Don't do it for chunks that are being
3562          * converted - that will keep us from relocating unconverted
3563          * (albeit full) chunks.
3564          */
3565         if (!(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3566             !(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3567             !(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
3568                 bctl->data.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
3569                 bctl->data.usage = 90;
3570         }
3571         if (!(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3572             !(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3573             !(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
3574                 bctl->sys.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
3575                 bctl->sys.usage = 90;
3576         }
3577         if (!(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3578             !(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3579             !(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
3580                 bctl->meta.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
3581                 bctl->meta.usage = 90;
3582         }
3583 }
3584
3585 /*
3586  * Clear the balance status in fs_info and delete the balance item from disk.
3587  */
3588 static void reset_balance_state(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3589 {
3590         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
3591         int ret;
3592
3593         BUG_ON(!fs_info->balance_ctl);
3594
3595         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3596         fs_info->balance_ctl = NULL;
3597         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3598
3599         kfree(bctl);
3600         ret = del_balance_item(fs_info);
3601         if (ret)
3602                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret, NULL);
3603 }
3604
3605 /*
3606  * Balance filters.  Return 1 if chunk should be filtered out
3607  * (should not be balanced).
3608  */
3609 static int chunk_profiles_filter(u64 chunk_type,
3610                                  struct btrfs_balance_args *bargs)
3611 {
3612         chunk_type = chunk_to_extended(chunk_type) &
3613                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
3614
3615         if (bargs->profiles & chunk_type)
3616                 return 0;
3617
3618         return 1;
3619 }
3620
3621 static int chunk_usage_range_filter(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset,
3622                               struct btrfs_balance_args *bargs)
3623 {
3624         struct btrfs_block_group *cache;
3625         u64 chunk_used;
3626         u64 user_thresh_min;
3627         u64 user_thresh_max;
3628         int ret = 1;
3629
3630         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3631         chunk_used = cache->used;
3632
3633         if (bargs->usage_min == 0)
3634                 user_thresh_min = 0;
3635         else
3636                 user_thresh_min = mult_perc(cache->length, bargs->usage_min);
3637
3638         if (bargs->usage_max == 0)
3639                 user_thresh_max = 1;
3640         else if (bargs->usage_max > 100)
3641                 user_thresh_max = cache->length;
3642         else
3643                 user_thresh_max = mult_perc(cache->length, bargs->usage_max);
3644
3645         if (user_thresh_min <= chunk_used && chunk_used < user_thresh_max)
3646                 ret = 0;
3647
3648         btrfs_put_block_group(cache);
3649         return ret;
3650 }
3651
3652 static int chunk_usage_filter(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3653                 u64 chunk_offset, struct btrfs_balance_args *bargs)
3654 {
3655         struct btrfs_block_group *cache;
3656         u64 chunk_used, user_thresh;
3657         int ret = 1;
3658
3659         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3660         chunk_used = cache->used;
3661
3662         if (bargs->usage_min == 0)
3663                 user_thresh = 1;
3664         else if (bargs->usage > 100)
3665                 user_thresh = cache->length;
3666         else
3667                 user_thresh = mult_perc(cache->length, bargs->usage);
3668
3669         if (chunk_used < user_thresh)
3670                 ret = 0;
3671
3672         btrfs_put_block_group(cache);
3673         return ret;
3674 }
3675
3676 static int chunk_devid_filter(struct extent_buffer *leaf,
3677                               struct btrfs_chunk *chunk,
3678                               struct btrfs_balance_args *bargs)
3679 {
3680         struct btrfs_stripe *stripe;
3681         int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
3682         int i;
3683
3684         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
3685                 stripe = btrfs_stripe_nr(chunk, i);
3686                 if (btrfs_stripe_devid(leaf, stripe) == bargs->devid)
3687                         return 0;
3688         }
3689
3690         return 1;
3691 }
3692
3693 static u64 calc_data_stripes(u64 type, int num_stripes)
3694 {
3695         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
3696         const int ncopies = btrfs_raid_array[index].ncopies;
3697         const int nparity = btrfs_raid_array[index].nparity;
3698
3699         return (num_stripes - nparity) / ncopies;
3700 }
3701
3702 /* [pstart, pend) */
3703 static int chunk_drange_filter(struct extent_buffer *leaf,
3704                                struct btrfs_chunk *chunk,
3705                                struct btrfs_balance_args *bargs)
3706 {
3707         struct btrfs_stripe *stripe;
3708         int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
3709         u64 stripe_offset;
3710         u64 stripe_length;
3711         u64 type;
3712         int factor;
3713         int i;
3714
3715         if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID))
3716                 return 0;
3717
3718         type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3719         factor = calc_data_stripes(type, num_stripes);
3720
3721         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
3722                 stripe = btrfs_stripe_nr(chunk, i);
3723                 if (btrfs_stripe_devid(leaf, stripe) != bargs->devid)
3724                         continue;
3725
3726                 stripe_offset = btrfs_stripe_offset(leaf, stripe);
3727                 stripe_length = btrfs_chunk_length(leaf, chunk);
3728                 stripe_length = div_u64(stripe_length, factor);
3729
3730                 if (stripe_offset < bargs->pend &&
3731                     stripe_offset + stripe_length > bargs->pstart)
3732                         return 0;
3733         }
3734
3735         return 1;
3736 }
3737
3738 /* [vstart, vend) */
3739 static int chunk_vrange_filter(struct extent_buffer *leaf,
3740                                struct btrfs_chunk *chunk,
3741                                u64 chunk_offset,
3742                                struct btrfs_balance_args *bargs)
3743 {
3744         if (chunk_offset < bargs->vend &&
3745             chunk_offset + btrfs_chunk_length(leaf, chunk) > bargs->vstart)
3746                 /* at least part of the chunk is inside this vrange */
3747                 return 0;
3748
3749         return 1;
3750 }
3751
3752 static int chunk_stripes_range_filter(struct extent_buffer *leaf,
3753                                struct btrfs_chunk *chunk,
3754                                struct btrfs_balance_args *bargs)
3755 {
3756         int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
3757
3758         if (bargs->stripes_min <= num_stripes
3759                         && num_stripes <= bargs->stripes_max)
3760                 return 0;
3761
3762         return 1;
3763 }
3764
3765 static int chunk_soft_convert_filter(u64 chunk_type,
3766                                      struct btrfs_balance_args *bargs)
3767 {
3768         if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT))
3769                 return 0;
3770
3771         chunk_type = chunk_to_extended(chunk_type) &
3772                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
3773
3774         if (bargs->target == chunk_type)
3775                 return 1;
3776
3777         return 0;
3778 }
3779
3780 static int should_balance_chunk(struct extent_buffer *leaf,
3781                                 struct btrfs_chunk *chunk, u64 chunk_offset)
3782 {
3783         struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
3784         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
3785         struct btrfs_balance_args *bargs = NULL;
3786         u64 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3787
3788         /* type filter */
3789         if (!((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) &
3790               (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_TYPE_MASK))) {
3791                 return 0;
3792         }
3793
3794         if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
3795                 bargs = &bctl->data;
3796         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3797                 bargs = &bctl->sys;
3798         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3799                 bargs = &bctl->meta;
3800
3801         /* profiles filter */
3802         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_PROFILES) &&
3803             chunk_profiles_filter(chunk_type, bargs)) {
3804                 return 0;
3805         }
3806
3807         /* usage filter */
3808         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3809             chunk_usage_filter(fs_info, chunk_offset, bargs)) {
3810                 return 0;
3811         } else if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3812             chunk_usage_range_filter(fs_info, chunk_offset, bargs)) {
3813                 return 0;
3814         }
3815
3816         /* devid filter */
3817         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID) &&
3818             chunk_devid_filter(leaf, chunk, bargs)) {
3819                 return 0;
3820         }
3821
3822         /* drange filter, makes sense only with devid filter */
3823         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DRANGE) &&
3824             chunk_drange_filter(leaf, chunk, bargs)) {
3825                 return 0;
3826         }
3827
3828         /* vrange filter */
3829         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_VRANGE) &&
3830             chunk_vrange_filter(leaf, chunk, chunk_offset, bargs)) {
3831                 return 0;
3832         }
3833
3834         /* stripes filter */
3835         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_STRIPES_RANGE) &&
3836             chunk_stripes_range_filter(leaf, chunk, bargs)) {
3837                 return 0;
3838         }
3839
3840         /* soft profile changing mode */
3841         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT) &&
3842             chunk_soft_convert_filter(chunk_type, bargs)) {
3843                 return 0;
3844         }
3845
3846         /*
3847          * limited by count, must be the last filter
3848          */
3849         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT)) {
3850                 if (bargs->limit == 0)
3851                         return 0;
3852                 else
3853                         bargs->limit--;
3854         } else if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT_RANGE)) {
3855                 /*
3856                  * Same logic as the 'limit' filter; the minimum cannot be
3857                  * determined here because we do not have the global information
3858                  * about the count of all chunks that satisfy the filters.
3859                  */
3860                 if (bargs->limit_max == 0)
3861                         return 0;
3862                 else
3863                         bargs->limit_max--;
3864         }
3865
3866         return 1;
3867 }
3868
3869 static int __btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3870 {
3871         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
3872         struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
3873         u64 chunk_type;
3874         struct btrfs_chunk *chunk;
3875         struct btrfs_path *path = NULL;
3876         struct btrfs_key key;
3877         struct btrfs_key found_key;
3878         struct extent_buffer *leaf;
3879         int slot;
3880         int ret;
3881         int enospc_errors = 0;
3882         bool counting = true;
3883         /* The single value limit and min/max limits use the same bytes in the */
3884         u64 limit_data = bctl->data.limit;
3885         u64 limit_meta = bctl->meta.limit;
3886         u64 limit_sys = bctl->sys.limit;
3887         u32 count_data = 0;
3888         u32 count_meta = 0;
3889         u32 count_sys = 0;
3890         int chunk_reserved = 0;
3891
3892         path = btrfs_alloc_path();
3893         if (!path) {
3894                 ret = -ENOMEM;
3895                 goto error;
3896         }
3897
3898         /* zero out stat counters */
3899         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3900         memset(&bctl->stat, 0, sizeof(bctl->stat));
3901         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3902 again:
3903         if (!counting) {
3904                 /*
3905                  * The single value limit and min/max limits use the same bytes
3906                  * in the
3907                  */
3908                 bctl->data.limit = limit_data;
3909                 bctl->meta.limit = limit_meta;
3910                 bctl->sys.limit = limit_sys;
3911         }
3912         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
3913         key.offset = (u64)-1;
3914         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
3915
3916         while (1) {
3917                 if ((!counting && atomic_read(&fs_info->balance_pause_req)) ||
3918                     atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req)) {
3919                         ret = -ECANCELED;
3920                         goto error;
3921                 }
3922
3923                 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3924                 ret = btrfs_search_slot(NULL, chunk_root, &key, path, 0, 0);
3925                 if (ret < 0) {
3926                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3927                         goto error;
3928                 }
3929
3930                 /*
3931                  * this shouldn't happen, it means the last relocate
3932                  * failed
3933                  */
3934                 if (ret == 0)
3935                         BUG(); /* FIXME break ? */
3936
3937                 ret = btrfs_previous_item(chunk_root, path, 0,
3938                                           BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY);
3939                 if (ret) {
3940                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3941                         ret = 0;
3942                         break;
3943                 }
3944
3945                 leaf = path->nodes[0];
3946                 slot = path->slots[0];
3947                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, slot);
3948
3949                 if (found_key.objectid != key.objectid) {
3950                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3951                         break;
3952                 }
3953
3954                 chunk = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_chunk);
3955                 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3956
3957                 if (!counting) {
3958                         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3959                         bctl->stat.considered++;
3960                         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3961                 }
3962
3963                 ret = should_balance_chunk(leaf, chunk, found_key.offset);
3964
3965                 btrfs_release_path(path);
3966                 if (!ret) {
3967                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3968                         goto loop;
3969                 }
3970
3971                 if (counting) {
3972                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3973                         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3974                         bctl->stat.expected++;
3975                         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3976
3977                         if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
3978                                 count_data++;
3979                         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3980                                 count_sys++;
3981                         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3982                                 count_meta++;
3983
3984                         goto loop;
3985                 }
3986
3987                 /*
3988                  * Apply limit_min filter, no need to check if the LIMITS
3989                  * filter is used, limit_min is 0 by default
3990                  */
3991                 if (((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
3992                                         count_data < bctl->data.limit_min)
3993                                 || ((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
3994                                         count_meta < bctl->meta.limit_min)
3995                                 || ((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) &&
3996                                         count_sys < bctl->sys.limit_min)) {
3997                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3998                         goto loop;
3999                 }
4000
4001                 if (!chunk_reserved) {
4002                         /*
4003                          * We may be relocating the only data chunk we have,
4004                          * which could potentially end up with losing data's
4005                          * raid profile, so lets allocate an empty one in
4006                          * advance.
4007                          */
4008                         ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info,
4009                                                          found_key.offset);
4010                         if (ret < 0) {
4011                                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4012                                 goto error;
4013                         } else if (ret == 1) {
4014                                 chunk_reserved = 1;
4015                         }
4016                 }
4017
4018                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, found_key.offset);
4019                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4020                 if (ret == -ENOSPC) {
4021                         enospc_errors++;
4022                 } else if (ret == -ETXTBSY) {
4023                         btrfs_info(fs_info,
4024            "skipping relocation of block group %llu due to active swapfile",
4025                                    found_key.offset);
4026                         ret = 0;
4027                 } else if (ret) {
4028                         goto error;
4029                 } else {
4030                         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4031                         bctl->stat.completed++;
4032                         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4033                 }
4034 loop:
4035                 if (found_key.offset == 0)
4036                         break;
4037                 key.offset = found_key.offset - 1;
4038         }
4039
4040         if (counting) {
4041                 btrfs_release_path(path);
4042                 counting = false;
4043                 goto again;
4044         }
4045 error:
4046         btrfs_free_path(path);
4047         if (enospc_errors) {
4048                 btrfs_info(fs_info, "%d enospc errors during balance",
4049                            enospc_errors);
4050                 if (!ret)
4051                         ret = -ENOSPC;
4052         }
4053
4054         return ret;
4055 }
4056
4057 /*
4058  * See if a given profile is valid and reduced.
4059  *
4060  * @flags:     profile to validate
4061  * @extended:  if true @flags is treated as an extended profile
4062  */
4063 static int alloc_profile_is_valid(u64 flags, int extended)
4064 {
4065         u64 mask = (extended ? BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK :
4066                                BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK);
4067
4068         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
4069
4070         /* 1) check that all other bits are zeroed */
4071         if (flags & ~mask)
4072                 return 0;
4073
4074         /* 2) see if profile is reduced */
4075         if (flags == 0)
4076                 return !extended; /* "0" is valid for usual profiles */
4077
4078         return has_single_bit_set(flags);
4079 }
4080
4081 /*
4082  * Validate target profile against allowed profiles and return true if it's OK.
4083  * Otherwise print the error message and return false.
4084  */
4085 static inline int validate_convert_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info,
4086                 const struct btrfs_balance_args *bargs,
4087                 u64 allowed, const char *type)
4088 {
4089         if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT))
4090                 return true;
4091
4092         /* Profile is valid and does not have bits outside of the allowed set */
4093         if (alloc_profile_is_valid(bargs->target, 1) &&
4094             (bargs->target & ~allowed) == 0)
4095                 return true;
4096
4097         btrfs_err(fs_info, "balance: invalid convert %s profile %s",
4098                         type, btrfs_bg_type_to_raid_name(bargs->target));
4099         return false;
4100 }
4101
4102 /*
4103  * Fill @buf with textual description of balance filter flags @bargs, up to
4104  * @size_buf including the terminating null. The output may be trimmed if it
4105  * does not fit into the provided buffer.
4106  */
4107 static void describe_balance_args(struct btrfs_balance_args *bargs, char *buf,
4108                                  u32 size_buf)
4109 {
4110         int ret;
4111         u32 size_bp = size_buf;
4112         char *bp = buf;
4113         u64 flags = bargs->flags;
4114         char tmp_buf[128] = {'\0'};
4115
4116         if (!flags)
4117                 return;
4118
4119 #define CHECK_APPEND_NOARG(a)                                           \
4120         do {                                                            \
4121                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a));                       \
4122                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4123                         goto out_overflow;                              \
4124                 size_bp -= ret;                                         \
4125                 bp += ret;                                              \
4126         } while (0)
4127
4128 #define CHECK_APPEND_1ARG(a, v1)                                        \
4129         do {                                                            \
4130                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1));                 \
4131                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4132                         goto out_overflow;                              \
4133                 size_bp -= ret;                                         \
4134                 bp += ret;                                              \
4135         } while (0)
4136
4137 #define CHECK_APPEND_2ARG(a, v1, v2)                                    \
4138         do {                                                            \
4139                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1), (v2));           \
4140                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4141                         goto out_overflow;                              \
4142                 size_bp -= ret;                                         \
4143                 bp += ret;                                              \
4144         } while (0)
4145
4146         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
4147                 CHECK_APPEND_1ARG("convert=%s,",
4148                                   btrfs_bg_type_to_raid_name(bargs->target));
4149
4150         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT)
4151                 CHECK_APPEND_NOARG("soft,");
4152
4153         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_PROFILES) {
4154                 btrfs_describe_block_groups(bargs->profiles, tmp_buf,
4155                                             sizeof(tmp_buf));
4156                 CHECK_APPEND_1ARG("profiles=%s,", tmp_buf);
4157         }
4158
4159         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE)
4160                 CHECK_APPEND_1ARG("usage=%llu,", bargs->usage);
4161
4162         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE)
4163                 CHECK_APPEND_2ARG("usage=%u..%u,",
4164                                   bargs->usage_min, bargs->usage_max);
4165
4166         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID)
4167                 CHECK_APPEND_1ARG("devid=%llu,", bargs->devid);
4168
4169         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DRANGE)
4170                 CHECK_APPEND_2ARG("drange=%llu..%llu,",
4171                                   bargs->pstart, bargs->pend);
4172
4173         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_VRANGE)
4174                 CHECK_APPEND_2ARG("vrange=%llu..%llu,",
4175                                   bargs->vstart, bargs->vend);
4176
4177         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT)
4178                 CHECK_APPEND_1ARG("limit=%llu,", bargs->limit);
4179
4180         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT_RANGE)
4181                 CHECK_APPEND_2ARG("limit=%u..%u,",
4182                                 bargs->limit_min, bargs->limit_max);
4183
4184         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_STRIPES_RANGE)
4185                 CHECK_APPEND_2ARG("stripes=%u..%u,",
4186                                   bargs->stripes_min, bargs->stripes_max);
4187
4188 #undef CHECK_APPEND_2ARG
4189 #undef CHECK_APPEND_1ARG
4190 #undef CHECK_APPEND_NOARG
4191
4192 out_overflow:
4193
4194         if (size_bp < size_buf)
4195                 buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last , */
4196         else
4197                 buf[0] = '\0';
4198 }
4199
4200 static void describe_balance_start_or_resume(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4201 {
4202         u32 size_buf = 1024;
4203         char tmp_buf[192] = {'\0'};
4204         char *buf;
4205         char *bp;
4206         u32 size_bp = size_buf;
4207         int ret;
4208         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
4209
4210         buf = kzalloc(size_buf, GFP_KERNEL);
4211         if (!buf)
4212                 return;
4213
4214         bp = buf;
4215
4216 #define CHECK_APPEND_1ARG(a, v1)                                        \
4217         do {                                                            \
4218                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1));                 \
4219                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4220                         goto out_overflow;                              \
4221                 size_bp -= ret;                                         \
4222                 bp += ret;                                              \
4223         } while (0)
4224
4225         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_FORCE)
4226                 CHECK_APPEND_1ARG("%s", "-f ");
4227
4228         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_DATA) {
4229                 describe_balance_args(&bctl->data, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
4230                 CHECK_APPEND_1ARG("-d%s ", tmp_buf);
4231         }
4232
4233         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_METADATA) {
4234                 describe_balance_args(&bctl->meta, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
4235                 CHECK_APPEND_1ARG("-m%s ", tmp_buf);
4236         }
4237
4238         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_SYSTEM) {
4239                 describe_balance_args(&bctl->sys, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
4240                 CHECK_APPEND_1ARG("-s%s ", tmp_buf);
4241         }
4242
4243 #undef CHECK_APPEND_1ARG
4244
4245 out_overflow:
4246
4247         if (size_bp < size_buf)
4248                 buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last " " */
4249         btrfs_info(fs_info, "balance: %s %s",
4250                    (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME) ?
4251                    "resume" : "start", buf);
4252
4253         kfree(buf);
4254 }
4255
4256 /*
4257  * Should be called with balance mutexe held
4258  */
4259 int btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info,
4260                   struct btrfs_balance_control *bctl,
4261                   struct btrfs_ioctl_balance_args *bargs)
4262 {
4263         u64 meta_target, data_target;
4264         u64 allowed;
4265         int mixed = 0;
4266         int ret;
4267         u64 num_devices;
4268         unsigned seq;
4269         bool reducing_redundancy;
4270         bool paused = false;
4271         int i;
4272
4273         if (btrfs_fs_closing(fs_info) ||
4274             atomic_read(&fs_info->balance_pause_req) ||
4275             btrfs_should_cancel_balance(fs_info)) {
4276                 ret = -EINVAL;
4277                 goto out;
4278         }
4279
4280         allowed = btrfs_super_incompat_flags(fs_info->super_copy);
4281         if (allowed & BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_MIXED_GROUPS)
4282                 mixed = 1;
4283
4284         /*
4285          * In case of mixed groups both data and meta should be picked,
4286          * and identical options should be given for both of them.
4287          */
4288         allowed = BTRFS_BALANCE_DATA | BTRFS_BALANCE_METADATA;
4289         if (mixed && (bctl->flags & allowed)) {
4290                 if (!(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_DATA) ||
4291                     !(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_METADATA) ||
4292                     memcmp(&bctl->data, &bctl->meta, sizeof(bctl->data))) {
4293                         btrfs_err(fs_info,
4294           "balance: mixed groups data and metadata options must be the same");
4295                         ret = -EINVAL;
4296                         goto out;
4297                 }
4298         }
4299
4300         /*
4301          * rw_devices will not change at the moment, device add/delete/replace
4302          * are exclusive
4303          */
4304         num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4305
4306         /*
4307          * SINGLE profile on-disk has no profile bit, but in-memory we have a
4308          * special bit for it, to make it easier to distinguish.  Thus we need
4309          * to set it manually, or balance would refuse the profile.
4310          */
4311         allowed = BTRFS_AVAIL_ALLOC_BIT_SINGLE;
4312         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(btrfs_raid_array); i++)
4313                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[i].devs_min)
4314                         allowed |= btrfs_raid_array[i].bg_flag;
4315
4316         if (!validate_convert_profile(fs_info, &bctl->data, allowed, "data") ||
4317             !validate_convert_profile(fs_info, &bctl->meta, allowed, "metadata") ||
4318             !validate_convert_profile(fs_info, &bctl->sys,  allowed, "system")) {
4319                 ret = -EINVAL;
4320                 goto out;
4321         }
4322
4323         /*
4324          * Allow to reduce metadata or system integrity only if force set for
4325          * profiles with redundancy (copies, parity)
4326          */
4327         allowed = 0;
4328         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(btrfs_raid_array); i++) {
4329                 if (btrfs_raid_array[i].ncopies >= 2 ||
4330                     btrfs_raid_array[i].tolerated_failures >= 1)
4331                         allowed |= btrfs_raid_array[i].bg_flag;
4332         }
4333         do {
4334                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
4335
4336                 if (((bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) &&
4337                      (fs_info->avail_system_alloc_bits & allowed) &&
4338                      !(bctl->sys.target & allowed)) ||
4339                     ((bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) &&
4340                      (fs_info->avail_metadata_alloc_bits & allowed) &&
4341                      !(bctl->meta.target & allowed)))
4342                         reducing_redundancy = true;
4343                 else
4344                         reducing_redundancy = false;
4345
4346                 /* if we're not converting, the target field is uninitialized */
4347                 meta_target = (bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) ?
4348                         bctl->meta.target : fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
4349                 data_target = (bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) ?
4350                         bctl->data.target : fs_info->avail_data_alloc_bits;
4351         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
4352
4353         if (reducing_redundancy) {
4354                 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_FORCE) {
4355                         btrfs_info(fs_info,
4356                            "balance: force reducing metadata redundancy");
4357                 } else {
4358                         btrfs_err(fs_info,
4359         "balance: reduces metadata redundancy, use --force if you want this");
4360                         ret = -EINVAL;
4361                         goto out;
4362                 }
4363         }
4364
4365         if (btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(meta_target) <
4366                 btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(data_target)) {
4367                 btrfs_warn(fs_info,
4368         "balance: metadata profile %s has lower redundancy than data profile %s",
4369                                 btrfs_bg_type_to_raid_name(meta_target),
4370                                 btrfs_bg_type_to_raid_name(data_target));
4371         }
4372
4373         ret = insert_balance_item(fs_info, bctl);
4374         if (ret && ret != -EEXIST)
4375                 goto out;
4376
4377         if (!(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME)) {
4378                 BUG_ON(ret == -EEXIST);
4379                 BUG_ON(fs_info->balance_ctl);
4380                 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4381                 fs_info->balance_ctl = bctl;
4382                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4383         } else {
4384                 BUG_ON(ret != -EEXIST);
4385                 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4386                 update_balance_args(bctl);
4387                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4388         }
4389
4390         ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4391         set_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags);
4392         describe_balance_start_or_resume(fs_info);
4393         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4394
4395         ret = __btrfs_balance(fs_info);
4396
4397         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4398         if (ret == -ECANCELED && atomic_read(&fs_info->balance_pause_req)) {
4399                 btrfs_info(fs_info, "balance: paused");
4400                 btrfs_exclop_balance(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED);
4401                 paused = true;
4402         }
4403         /*
4404          * Balance can be canceled by:
4405          *
4406          * - Regular cancel request
4407          *   Then ret == -ECANCELED and balance_cancel_req > 0
4408          *
4409          * - Fatal signal to "btrfs" process
4410          *   Either the signal caught by wait_reserve_ticket() and callers
4411          *   got -EINTR, or caught by btrfs_should_cancel_balance() and
4412          *   got -ECANCELED.
4413          *   Either way, in this case balance_cancel_req = 0, and
4414          *   ret == -EINTR or ret == -ECANCELED.
4415          *
4416          * So here we only check the return value to catch canceled balance.
4417          */
4418         else if (ret == -ECANCELED || ret == -EINTR)
4419                 btrfs_info(fs_info, "balance: canceled");
4420         else
4421                 btrfs_info(fs_info, "balance: ended with status: %d", ret);
4422
4423         clear_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags);
4424
4425         if (bargs) {
4426                 memset(bargs, 0, sizeof(*bargs));
4427                 btrfs_update_ioctl_balance_args(fs_info, bargs);
4428         }
4429
4430         /* We didn't pause, we can clean everything up. */
4431         if (!paused) {
4432                 reset_balance_state(fs_info);
4433                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
4434         }
4435
4436         wake_up(&fs_info->balance_wait_q);
4437
4438         return ret;
4439 out:
4440         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME)
4441                 reset_balance_state(fs_info);
4442         else
4443                 kfree(bctl);
4444         btrfs_exclop_finish(fs_info);
4445
4446         return ret;
4447 }
4448
4449 static int balance_kthread(void *data)
4450 {
4451         struct btrfs_fs_info *fs_info = data;
4452         int ret = 0;
4453
4454         sb_start_write(fs_info->sb);
4455         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4456         if (fs_info->balance_ctl)
4457                 ret = btrfs_balance(fs_info, fs_info->balance_ctl, NULL);
4458         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4459         sb_end_write(fs_info->sb);
4460
4461         return ret;
4462 }
4463
4464 int btrfs_resume_balance_async(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4465 {
4466         struct task_struct *tsk;
4467
4468         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4469         if (!fs_info->balance_ctl) {
4470                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4471                 return 0;
4472         }
4473         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4474
4475         if (btrfs_test_opt(fs_info, SKIP_BALANCE)) {
4476                 btrfs_info(fs_info, "balance: resume skipped");
4477                 return 0;
4478         }
4479
4480         spin_lock(&fs_info->super_lock);
4481         ASSERT(fs_info->exclusive_operation == BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED);
4482         fs_info->exclusive_operation = BTRFS_EXCLOP_BALANCE;
4483         spin_unlock(&fs_info->super_lock);
4484         /*
4485          * A ro->rw remount sequence should continue with the paused balance
4486          * regardless of who pauses it, system or the user as of now, so set
4487          * the resume flag.
4488          */
4489         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4490         fs_info->balance_ctl->flags |= BTRFS_BALANCE_RESUME;
4491         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4492
4493         tsk = kthread_run(balance_kthread, fs_info, "btrfs-balance");
4494         return PTR_ERR_OR_ZERO(tsk);
4495 }
4496
4497 int btrfs_recover_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4498 {
4499         struct btrfs_balance_control *bctl;
4500         struct btrfs_balance_item *item;
4501         struct btrfs_disk_balance_args disk_bargs;
4502         struct btrfs_path *path;
4503         struct extent_buffer *leaf;
4504         struct btrfs_key key;
4505         int ret;
4506
4507         path = btrfs_alloc_path();
4508         if (!path)
4509                 return -ENOMEM;
4510
4511         key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
4512         key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
4513         key.offset = 0;
4514
4515         ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->tree_root, &key, path, 0, 0);
4516         if (ret < 0)
4517                 goto out;
4518         if (ret > 0) { /* ret = -ENOENT; */
4519                 ret = 0;
4520                 goto out;
4521         }
4522
4523         bctl = kzalloc(sizeof(*bctl), GFP_NOFS);
4524         if (!bctl) {
4525                 ret = -ENOMEM;
4526                 goto out;
4527         }
4528
4529         leaf = path->nodes[0];
4530         item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_balance_item);
4531
4532         bctl->flags = btrfs_balance_flags(leaf, item);
4533         bctl->flags |= BTRFS_BALANCE_RESUME;
4534
4535         btrfs_balance_data(leaf, item, &disk_bargs);
4536         btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->data, &disk_bargs);
4537         btrfs_balance_meta(leaf, item, &disk_bargs);
4538         btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->meta, &disk_bargs);
4539         btrfs_balance_sys(leaf, item, &disk_bargs);
4540         btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->sys, &disk_bargs);
4541
4542         /*
4543          * This should never happen, as the paused balance state is recovered
4544          * during mount without any chance of other exclusive ops to collide.
4545          *
4546          * This gives the exclusive op status to balance and keeps in paused
4547          * state until user intervention (cancel or umount). If the ownership
4548          * cannot be assigned, show a message but do not fail. The balance
4549          * is in a paused state and must have fs_info::balance_ctl properly
4550          * set up.
4551          */
4552         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED))
4553                 btrfs_warn(fs_info,
4554         "balance: cannot set exclusive op status, resume manually");
4555
4556         btrfs_release_path(path);
4557
4558         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4559         BUG_ON(fs_info->balance_ctl);
4560         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4561         fs_info->balance_ctl = bctl;
4562         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4563         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4564 out:
4565         btrfs_free_path(path);
4566         return ret;
4567 }
4568
4569 int btrfs_pause_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4570 {
4571         int ret = 0;
4572
4573         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4574         if (!fs_info->balance_ctl) {
4575                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4576                 return -ENOTCONN;
4577         }
4578
4579         if (test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags)) {
4580                 atomic_inc(&fs_info->balance_pause_req);
4581                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4582
4583                 wait_event(fs_info->balance_wait_q,
4584                            !test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4585
4586                 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4587                 /* we are good with balance_ctl ripped off from under us */
4588                 BUG_ON(test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4589                 atomic_dec(&fs_info->balance_pause_req);
4590         } else {
4591                 ret = -ENOTCONN;
4592         }
4593
4594         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4595         return ret;
4596 }
4597
4598 int btrfs_cancel_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4599 {
4600         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4601         if (!fs_info->balance_ctl) {
4602                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4603                 return -ENOTCONN;
4604         }
4605
4606         /*
4607          * A paused balance with the item stored on disk can be resumed at
4608          * mount time if the mount is read-write. Otherwise it's still paused
4609          * and we must not allow cancelling as it deletes the item.
4610          */
4611         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
4612                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4613                 return -EROFS;
4614         }
4615
4616         atomic_inc(&fs_info->balance_cancel_req);
4617         /*
4618          * if we are running just wait and return, balance item is
4619          * deleted in btrfs_balance in this case
4620          */
4621         if (test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags)) {
4622                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4623                 wait_event(fs_info->balance_wait_q,
4624                            !test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4625                 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4626         } else {
4627                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4628                 /*
4629                  * Lock released to allow other waiters to continue, we'll
4630                  * reexamine the status again.
4631                  */
4632                 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4633
4634                 if (fs_info->balance_ctl) {
4635                         reset_balance_state(fs_info);
4636                         btrfs_exclop_finish(fs_info);
4637                         btrfs_info(fs_info, "balance: canceled");
4638                 }
4639         }
4640
4641         BUG_ON(fs_info->balance_ctl ||
4642                 test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4643         atomic_dec(&fs_info->balance_cancel_req);
4644         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4645         return 0;
4646 }
4647
4648 int btrfs_uuid_scan_kthread(void *data)
4649 {
4650         struct btrfs_fs_info *fs_info = data;
4651         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
4652         struct btrfs_key key;
4653         struct btrfs_path *path = NULL;
4654         int ret = 0;
4655         struct extent_buffer *eb;
4656         int slot;
4657         struct btrfs_root_item root_item;
4658         u32 item_size;
4659         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
4660         bool closing = false;
4661
4662         path = btrfs_alloc_path();
4663         if (!path) {
4664                 ret = -ENOMEM;
4665                 goto out;
4666         }
4667
4668         key.objectid = 0;
4669         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4670         key.offset = 0;
4671
4672         while (1) {
4673                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
4674                         closing = true;
4675                         break;
4676                 }
4677                 ret = btrfs_search_forward(root, &key, path,
4678                                 BTRFS_OLDEST_GENERATION);
4679                 if (ret) {
4680                         if (ret > 0)
4681                                 ret = 0;
4682                         break;
4683                 }
4684
4685                 if (key.type != BTRFS_ROOT_ITEM_KEY ||
4686                     (key.objectid < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID &&
4687                      key.objectid != BTRFS_FS_TREE_OBJECTID) ||
4688                     key.objectid > BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID)
4689                         goto skip;
4690
4691                 eb = path->nodes[0];
4692                 slot = path->slots[0];
4693                 item_size = btrfs_item_size(eb, slot);
4694                 if (item_size < sizeof(root_item))
4695                         goto skip;
4696
4697                 read_extent_buffer(eb, &root_item,
4698                                    btrfs_item_ptr_offset(eb, slot),
4699                                    (int)sizeof(root_item));
4700                 if (btrfs_root_refs(&root_item) == 0)
4701                         goto skip;
4702
4703                 if (!btrfs_is_empty_uuid(root_item.uuid) ||
4704                     !btrfs_is_empty_uuid(root_item.received_uuid)) {
4705                         if (trans)
4706                                 goto update_tree;
4707
4708                         btrfs_release_path(path);
4709                         /*
4710                          * 1 - subvol uuid item
4711                          * 1 - received_subvol uuid item
4712                          */
4713                         trans = btrfs_start_transaction(fs_info->uuid_root, 2);
4714                         if (IS_ERR(trans)) {
4715                                 ret = PTR_ERR(trans);
4716                                 break;
4717                         }
4718                         continue;
4719                 } else {
4720                         goto skip;
4721                 }
4722 update_tree:
4723                 btrfs_release_path(path);
4724                 if (!btrfs_is_empty_uuid(root_item.uuid)) {
4725                         ret = btrfs_uuid_tree_add(trans, root_item.uuid,
4726                                                   BTRFS_UUID_KEY_SUBVOL,
4727                                                   key.objectid);
4728                         if (ret < 0) {
4729                                 btrfs_warn(fs_info, "uuid_tree_add failed %d",
4730                                         ret);
4731                                 break;
4732                         }
4733                 }
4734
4735                 if (!btrfs_is_empty_uuid(root_item.received_uuid)) {
4736                         ret = btrfs_uuid_tree_add(trans,
4737                                                   root_item.received_uuid,
4738                                                  BTRFS_UUID_KEY_RECEIVED_SUBVOL,
4739                                                   key.objectid);
4740                         if (ret < 0) {
4741                                 btrfs_warn(fs_info, "uuid_tree_add failed %d",
4742                                         ret);
4743                                 break;
4744                         }
4745                 }
4746
4747 skip:
4748                 btrfs_release_path(path);
4749                 if (trans) {
4750                         ret = btrfs_end_transaction(trans);
4751                         trans = NULL;
4752                         if (ret)
4753                                 break;
4754                 }
4755
4756                 if (key.offset < (u64)-1) {
4757                         key.offset++;
4758                 } else if (key.type < BTRFS_ROOT_ITEM_KEY) {
4759                         key.offset = 0;
4760                         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4761                 } else if (key.objectid < (u64)-1) {
4762                         key.offset = 0;
4763                         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4764                         key.objectid++;
4765                 } else {
4766                         break;
4767                 }
4768                 cond_resched();
4769         }
4770
4771 out:
4772         btrfs_free_path(path);
4773         if (trans && !IS_ERR(trans))
4774                 btrfs_end_transaction(trans);
4775         if (ret)
4776                 btrfs_warn(fs_info, "btrfs_uuid_scan_kthread failed %d", ret);
4777         else if (!closing)
4778                 set_bit(BTRFS_FS_UPDATE_UUID_TREE_GEN, &fs_info->flags);
4779         up(&fs_info->uuid_tree_rescan_sem);
4780         return 0;
4781 }
4782
4783 int btrfs_create_uuid_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4784 {
4785         struct btrfs_trans_handle *trans;
4786         struct btrfs_root *tree_root = fs_info->tree_root;
4787         struct btrfs_root *uuid_root;
4788         struct task_struct *task;
4789         int ret;
4790
4791         /*
4792          * 1 - root node
4793          * 1 - root item
4794          */
4795         trans = btrfs_start_transaction(tree_root, 2);
4796         if (IS_ERR(trans))
4797                 return PTR_ERR(trans);
4798
4799         uuid_root = btrfs_create_tree(trans, BTRFS_UUID_TREE_OBJECTID);
4800         if (IS_ERR(uuid_root)) {
4801                 ret = PTR_ERR(uuid_root);
4802                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
4803                 btrfs_end_transaction(trans);
4804                 return ret;
4805         }
4806
4807         fs_info->uuid_root = uuid_root;
4808
4809         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
4810         if (ret)
4811                 return ret;
4812
4813         down(&fs_info->uuid_tree_rescan_sem);
4814         task = kthread_run(btrfs_uuid_scan_kthread, fs_info, "btrfs-uuid");
4815         if (IS_ERR(task)) {
4816                 /* fs_info->update_uuid_tree_gen remains 0 in all error case */
4817                 btrfs_warn(fs_info, "failed to start uuid_scan task");
4818                 up(&fs_info->uuid_tree_rescan_sem);
4819                 return PTR_ERR(task);
4820         }
4821
4822         return 0;
4823 }
4824
4825 /*
4826  * shrinking a device means finding all of the device extents past
4827  * the new size, and then following the back refs to the chunks.
4828  * The chunk relocation code actually frees the device extent
4829  */
4830 int btrfs_shrink_device(struct btrfs_device *device, u64 new_size)
4831 {
4832         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
4833         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
4834         struct btrfs_trans_handle *trans;
4835         struct btrfs_dev_extent *dev_extent = NULL;
4836         struct btrfs_path *path;
4837         u64 length;
4838         u64 chunk_offset;
4839         int ret;
4840         int slot;
4841         int failed = 0;
4842         bool retried = false;
4843         struct extent_buffer *l;
4844         struct btrfs_key key;
4845         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
4846         u64 old_total = btrfs_super_total_bytes(super_copy);
4847         u64 old_size = btrfs_device_get_total_bytes(device);
4848         u64 diff;
4849         u64 start;
4850
4851         new_size = round_down(new_size, fs_info->sectorsize);
4852         start = new_size;
4853         diff = round_down(old_size - new_size, fs_info->sectorsize);
4854
4855         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
4856                 return -EINVAL;
4857
4858         path = btrfs_alloc_path();
4859         if (!path)
4860                 return -ENOMEM;
4861
4862         path->reada = READA_BACK;
4863
4864         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
4865         if (IS_ERR(trans)) {
4866                 btrfs_free_path(path);
4867                 return PTR_ERR(trans);
4868         }
4869
4870         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4871
4872         btrfs_device_set_total_bytes(device, new_size);
4873         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
4874                 device->fs_devices->total_rw_bytes -= diff;
4875                 atomic64_sub(diff, &fs_info->free_chunk_space);
4876         }
4877
4878         /*
4879          * Once the device's size has been set to the new size, ensure all
4880          * in-memory chunks are synced to disk so that the loop below sees them
4881          * and relocates them accordingly.
4882          */
4883         if (contains_pending_extent(device, &start, diff)) {
4884                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4885                 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
4886                 if (ret)
4887                         goto done;
4888         } else {
4889                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4890                 btrfs_end_transaction(trans);
4891         }
4892
4893 again:
4894         key.objectid = device->devid;
4895         key.offset = (u64)-1;
4896         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
4897
4898         do {
4899                 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4900                 ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
4901                 if (ret < 0) {
4902                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4903                         goto done;
4904                 }
4905
4906                 ret = btrfs_previous_item(root, path, 0, key.type);
4907                 if (ret) {
4908                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4909                         if (ret < 0)
4910                                 goto done;
4911                         ret = 0;
4912                         btrfs_release_path(path);
4913                         break;
4914                 }
4915
4916                 l = path->nodes[0];
4917                 slot = path->slots[0];
4918                 btrfs_item_key_to_cpu(l, &key, path->slots[0]);
4919
4920                 if (key.objectid != device->devid) {
4921                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4922                         btrfs_release_path(path);
4923                         break;
4924                 }
4925
4926                 dev_extent = btrfs_item_ptr(l, slot, struct btrfs_dev_extent);
4927                 length = btrfs_dev_extent_length(l, dev_extent);
4928
4929                 if (key.offset + length <= new_size) {
4930                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4931                         btrfs_release_path(path);
4932                         break;
4933                 }
4934
4935                 chunk_offset = btrfs_dev_extent_chunk_offset(l, dev_extent);
4936                 btrfs_release_path(path);
4937
4938                 /*
4939                  * We may be relocating the only data chunk we have,
4940                  * which could potentially end up with losing data's
4941                  * raid profile, so lets allocate an empty one in
4942                  * advance.
4943                  */
4944                 ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info, chunk_offset);
4945                 if (ret < 0) {
4946                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4947                         goto done;
4948                 }
4949
4950                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, chunk_offset);
4951                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4952                 if (ret == -ENOSPC) {
4953                         failed++;
4954                 } else if (ret) {
4955                         if (ret == -ETXTBSY) {
4956                                 btrfs_warn(fs_info,
4957                    "could not shrink block group %llu due to active swapfile",
4958                                            chunk_offset);
4959                         }
4960                         goto done;
4961                 }
4962         } while (key.offset-- > 0);
4963
4964         if (failed && !retried) {
4965                 failed = 0;
4966                 retried = true;
4967                 goto again;
4968         } else if (failed && retried) {
4969                 ret = -ENOSPC;
4970                 goto done;
4971         }
4972
4973         /* Shrinking succeeded, else we would be at "done". */
4974         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
4975         if (IS_ERR(trans)) {
4976                 ret = PTR_ERR(trans);
4977                 goto done;
4978         }
4979
4980         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4981         /* Clear all state bits beyond the shrunk device size */
4982         clear_extent_bits(&device->alloc_state, new_size, (u64)-1,
4983                           CHUNK_STATE_MASK);
4984
4985         btrfs_device_set_disk_total_bytes(device, new_size);
4986         if (list_empty(&device->post_commit_list))
4987                 list_add_tail(&device->post_commit_list,
4988                               &trans->transaction->dev_update_list);
4989
4990         WARN_ON(diff > old_total);
4991         btrfs_set_super_total_bytes(super_copy,
4992                         round_down(old_total - diff, fs_info->sectorsize));
4993         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4994
4995         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
4996         /* Now btrfs_update_device() will change the on-disk size. */
4997         ret = btrfs_update_device(trans, device);
4998         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
4999         if (ret < 0) {
5000                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
5001                 btrfs_end_transaction(trans);
5002         } else {
5003                 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
5004         }
5005 done:
5006         btrfs_free_path(path);
5007         if (ret) {
5008                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
5009                 btrfs_device_set_total_bytes(device, old_size);
5010                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state))
5011                         device->fs_devices->total_rw_bytes += diff;
5012                 atomic64_add(diff, &fs_info->free_chunk_space);
5013                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
5014         }
5015         return ret;
5016 }
5017
5018 static int btrfs_add_system_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5019                            struct btrfs_key *key,
5020                            struct btrfs_chunk *chunk, int item_size)
5021 {
5022         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
5023         struct btrfs_disk_key disk_key;
5024         u32 array_size;
5025         u8 *ptr;
5026
5027         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
5028
5029         array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
5030         if (array_size + item_size + sizeof(disk_key)
5031                         > BTRFS_SYSTEM_CHUNK_ARRAY_SIZE)
5032                 return -EFBIG;
5033
5034         ptr = super_copy->sys_chunk_array + array_size;
5035         btrfs_cpu_key_to_disk(&disk_key, key);
5036         memcpy(ptr, &disk_key, sizeof(disk_key));
5037         ptr += sizeof(disk_key);
5038         memcpy(ptr, chunk, item_size);
5039         item_size += sizeof(disk_key);
5040         btrfs_set_super_sys_array_size(super_copy, array_size + item_size);
5041
5042         return 0;
5043 }
5044
5045 /*
5046  * sort the devices in descending order by max_avail, total_avail
5047  */
5048 static int btrfs_cmp_device_info(const void *a, const void *b)
5049 {
5050         const struct btrfs_device_info *di_a = a;
5051         const struct btrfs_device_info *di_b = b;
5052
5053         if (di_a->max_avail > di_b->max_avail)
5054                 return -1;
5055         if (di_a->max_avail < di_b->max_avail)
5056                 return 1;
5057         if (di_a->total_avail > di_b->total_avail)
5058                 return -1;
5059         if (di_a->total_avail < di_b->total_avail)
5060                 return 1;
5061         return 0;
5062 }
5063
5064 static void check_raid56_incompat_flag(struct btrfs_fs_info *info, u64 type)
5065 {
5066         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK))
5067                 return;
5068
5069         btrfs_set_fs_incompat(info, RAID56);
5070 }
5071
5072 static void check_raid1c34_incompat_flag(struct btrfs_fs_info *info, u64 type)
5073 {
5074         if (!(type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3 | BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)))
5075                 return;
5076
5077         btrfs_set_fs_incompat(info, RAID1C34);
5078 }
5079
5080 /*
5081  * Structure used internally for btrfs_create_chunk() function.
5082  * Wraps needed parameters.
5083  */
5084 struct alloc_chunk_ctl {
5085         u64 start;
5086         u64 type;
5087         /* Total number of stripes to allocate */
5088         int num_stripes;
5089         /* sub_stripes info for map */
5090         int sub_stripes;
5091         /* Stripes per device */
5092         int dev_stripes;
5093         /* Maximum number of devices to use */
5094         int devs_max;
5095         /* Minimum number of devices to use */
5096         int devs_min;
5097         /* ndevs has to be a multiple of this */
5098         int devs_increment;
5099         /* Number of copies */
5100         int ncopies;
5101         /* Number of stripes worth of bytes to store parity information */
5102         int nparity;
5103         u64 max_stripe_size;
5104         u64 max_chunk_size;
5105         u64 dev_extent_min;
5106         u64 stripe_size;
5107         u64 chunk_size;
5108         int ndevs;
5109 };
5110
5111 static void init_alloc_chunk_ctl_policy_regular(
5112                                 struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5113                                 struct alloc_chunk_ctl *ctl)
5114 {
5115         struct btrfs_space_info *space_info;
5116
5117         space_info = btrfs_find_space_info(fs_devices->fs_info, ctl->type);
5118         ASSERT(space_info);
5119
5120         ctl->max_chunk_size = READ_ONCE(space_info->chunk_size);
5121         ctl->max_stripe_size = ctl->max_chunk_size;
5122
5123         if (ctl->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
5124                 ctl->devs_max = min_t(int, ctl->devs_max, BTRFS_MAX_DEVS_SYS_CHUNK);
5125
5126         /* We don't want a chunk larger than 10% of writable space */
5127         ctl->max_chunk_size = min(mult_perc(fs_devices->total_rw_bytes, 10),
5128                                   ctl->max_chunk_size);
5129         ctl->dev_extent_min = btrfs_stripe_nr_to_offset(ctl->dev_stripes);
5130 }
5131
5132 static void init_alloc_chunk_ctl_policy_zoned(
5133                                       struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5134                                       struct alloc_chunk_ctl *ctl)
5135 {
5136         u64 zone_size = fs_devices->fs_info->zone_size;
5137         u64 limit;
5138         int min_num_stripes = ctl->devs_min * ctl->dev_stripes;
5139         int min_data_stripes = (min_num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5140         u64 min_chunk_size = min_data_stripes * zone_size;
5141         u64 type = ctl->type;
5142
5143         ctl->max_stripe_size = zone_size;
5144         if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
5145                 ctl->max_chunk_size = round_down(BTRFS_MAX_DATA_CHUNK_SIZE,
5146                                                  zone_size);
5147         } else if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) {
5148                 ctl->max_chunk_size = ctl->max_stripe_size;
5149         } else if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
5150                 ctl->max_chunk_size = 2 * ctl->max_stripe_size;
5151                 ctl->devs_max = min_t(int, ctl->devs_max,
5152                                       BTRFS_MAX_DEVS_SYS_CHUNK);
5153         } else {
5154                 BUG();
5155         }
5156
5157         /* We don't want a chunk larger than 10% of writable space */
5158         limit = max(round_down(mult_perc(fs_devices->total_rw_bytes, 10),
5159                                zone_size),
5160                     min_chunk_size);
5161         ctl->max_chunk_size = min(limit, ctl->max_chunk_size);
5162         ctl->dev_extent_min = zone_size * ctl->dev_stripes;
5163 }
5164
5165 static void init_alloc_chunk_ctl(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5166                                  struct alloc_chunk_ctl *ctl)
5167 {
5168         int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(ctl->type);
5169
5170         ctl->sub_stripes = btrfs_raid_array[index].sub_stripes;
5171         ctl->dev_stripes = btrfs_raid_array[index].dev_stripes;
5172         ctl->devs_max = btrfs_raid_array[index].devs_max;
5173         if (!ctl->devs_max)
5174                 ctl->devs_max = BTRFS_MAX_DEVS(fs_devices->fs_info);
5175         ctl->devs_min = btrfs_raid_array[index].devs_min;
5176         ctl->devs_increment = btrfs_raid_array[index].devs_increment;
5177         ctl->ncopies = btrfs_raid_array[index].ncopies;
5178         ctl->nparity = btrfs_raid_array[index].nparity;
5179         ctl->ndevs = 0;
5180
5181         switch (fs_devices->chunk_alloc_policy) {
5182         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
5183                 init_alloc_chunk_ctl_policy_regular(fs_devices, ctl);
5184                 break;
5185         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
5186                 init_alloc_chunk_ctl_policy_zoned(fs_devices, ctl);
5187                 break;
5188         default:
5189                 BUG();
5190         }
5191 }
5192
5193 static int gather_device_info(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5194                               struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5195                               struct btrfs_device_info *devices_info)
5196 {
5197         struct btrfs_fs_info *info = fs_devices->fs_info;
5198         struct btrfs_device *device;
5199         u64 total_avail;
5200         u64 dev_extent_want = ctl->max_stripe_size * ctl->dev_stripes;
5201         int ret;
5202         int ndevs = 0;
5203         u64 max_avail;
5204         u64 dev_offset;
5205
5206         /*
5207          * in the first pass through the devices list, we gather information
5208          * about the available holes on each device.
5209          */
5210         list_for_each_entry(device, &fs_devices->alloc_list, dev_alloc_list) {
5211                 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
5212                         WARN(1, KERN_ERR
5213                                "BTRFS: read-only device in alloc_list\n");
5214                         continue;
5215                 }
5216
5217                 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA,
5218                                         &device->dev_state) ||
5219                     test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
5220                         continue;
5221
5222                 if (device->total_bytes > device->bytes_used)
5223                         total_avail = device->total_bytes - device->bytes_used;
5224                 else
5225                         total_avail = 0;
5226
5227                 /* If there is no space on this device, skip it. */
5228                 if (total_avail < ctl->dev_extent_min)
5229                         continue;
5230
5231                 ret = find_free_dev_extent(device, dev_extent_want, &dev_offset,
5232                                            &max_avail);
5233                 if (ret && ret != -ENOSPC)
5234                         return ret;
5235
5236                 if (ret == 0)
5237                         max_avail = dev_extent_want;
5238
5239                 if (max_avail < ctl->dev_extent_min) {
5240                         if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG))
5241                                 btrfs_debug(info,
5242                         "%s: devid %llu has no free space, have=%llu want=%llu",
5243                                             __func__, device->devid, max_avail,
5244                                             ctl->dev_extent_min);
5245                         continue;
5246                 }
5247
5248                 if (ndevs == fs_devices->rw_devices) {
5249                         WARN(1, "%s: found more than %llu devices\n",
5250                              __func__, fs_devices->rw_devices);
5251                         break;
5252                 }
5253                 devices_info[ndevs].dev_offset = dev_offset;
5254                 devices_info[ndevs].max_avail = max_avail;
5255                 devices_info[ndevs].total_avail = total_avail;
5256                 devices_info[ndevs].dev = device;
5257                 ++ndevs;
5258         }
5259         ctl->ndevs = ndevs;
5260
5261         /*
5262          * now sort the devices by hole size / available space
5263          */
5264         sort(devices_info, ndevs, sizeof(struct btrfs_device_info),
5265              btrfs_cmp_device_info, NULL);
5266
5267         return 0;
5268 }
5269
5270 static int decide_stripe_size_regular(struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5271                                       struct btrfs_device_info *devices_info)
5272 {
5273         /* Number of stripes that count for block group size */
5274         int data_stripes;
5275
5276         /*
5277          * The primary goal is to maximize the number of stripes, so use as
5278          * many devices as possible, even if the stripes are not maximum sized.
5279          *
5280          * The DUP profile stores more than one stripe per device, the
5281          * max_avail is the total size so we have to adjust.
5282          */
5283         ctl->stripe_size = div_u64(devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail,
5284                                    ctl->dev_stripes);
5285         ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
5286
5287         /* This will have to be fixed for RAID1 and RAID10 over more drives */
5288         data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5289
5290         /*
5291          * Use the number of data stripes to figure out how big this chunk is
5292          * really going to be in terms of logical address space, and compare
5293          * that answer with the max chunk size. If it's higher, we try to
5294          * reduce stripe_size.
5295          */
5296         if (ctl->stripe_size * data_stripes > ctl->max_chunk_size) {
5297                 /*
5298                  * Reduce stripe_size, round it up to a 16MB boundary again and
5299                  * then use it, unless it ends up being even bigger than the
5300                  * previous value we had already.
5301                  */
5302                 ctl->stripe_size = min(round_up(div_u64(ctl->max_chunk_size,
5303                                                         data_stripes), SZ_16M),
5304                                        ctl->stripe_size);
5305         }
5306
5307         /* Stripe size should not go beyond 1G. */
5308         ctl->stripe_size = min_t(u64, ctl->stripe_size, SZ_1G);
5309
5310         /* Align to BTRFS_STRIPE_LEN */
5311         ctl->stripe_size = round_down(ctl->stripe_size, BTRFS_STRIPE_LEN);
5312         ctl->chunk_size = ctl->stripe_size * data_stripes;
5313
5314         return 0;
5315 }
5316
5317 static int decide_stripe_size_zoned(struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5318                                     struct btrfs_device_info *devices_info)
5319 {
5320         u64 zone_size = devices_info[0].dev->zone_info->zone_size;
5321         /* Number of stripes that count for block group size */
5322         int data_stripes;
5323
5324         /*
5325          * It should hold because:
5326          *    dev_extent_min == dev_extent_want == zone_size * dev_stripes
5327          */
5328         ASSERT(devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail == ctl->dev_extent_min);
5329
5330         ctl->stripe_size = zone_size;
5331         ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
5332         data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5333
5334         /* stripe_size is fixed in zoned filesysmte. Reduce ndevs instead. */
5335         if (ctl->stripe_size * data_stripes > ctl->max_chunk_size) {
5336                 ctl->ndevs = div_u64(div_u64(ctl->max_chunk_size * ctl->ncopies,
5337                                              ctl->stripe_size) + ctl->nparity,
5338                                      ctl->dev_stripes);
5339                 ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
5340                 data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5341                 ASSERT(ctl->stripe_size * data_stripes <= ctl->max_chunk_size);
5342         }
5343
5344         ctl->chunk_size = ctl->stripe_size * data_stripes;
5345
5346         return 0;
5347 }
5348
5349 static int decide_stripe_size(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5350                               struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5351                               struct btrfs_device_info *devices_info)
5352 {
5353         struct btrfs_fs_info *info = fs_devices->fs_info;
5354
5355         /*
5356          * Round down to number of usable stripes, devs_increment can be any
5357          * number so we can't use round_down() that requires power of 2, while
5358          * rounddown is safe.
5359          */
5360         ctl->ndevs = rounddown(ctl->ndevs, ctl->devs_increment);
5361
5362         if (ctl->ndevs < ctl->devs_min) {
5363                 if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG)) {
5364                         btrfs_debug(info,
5365         "%s: not enough devices with free space: have=%d minimum required=%d",
5366                                     __func__, ctl->ndevs, ctl->devs_min);
5367                 }
5368                 return -ENOSPC;
5369         }
5370
5371         ctl->ndevs = min(ctl->ndevs, ctl->devs_max);
5372
5373         switch (fs_devices->chunk_alloc_policy) {
5374         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
5375                 return decide_stripe_size_regular(ctl, devices_info);
5376         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
5377                 return decide_stripe_size_zoned(ctl, devices_info);
5378         default:
5379                 BUG();
5380         }
5381 }
5382
5383 static struct btrfs_block_group *create_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
5384                         struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5385                         struct btrfs_device_info *devices_info)
5386 {
5387         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
5388         struct map_lookup *map = NULL;
5389         struct extent_map_tree *em_tree;
5390         struct btrfs_block_group *block_group;
5391         struct extent_map *em;
5392         u64 start = ctl->start;
5393         u64 type = ctl->type;
5394         int ret;
5395         int i;
5396         int j;
5397
5398         map = kmalloc(map_lookup_size(ctl->num_stripes), GFP_NOFS);
5399         if (!map)
5400                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5401         map->num_stripes = ctl->num_stripes;
5402
5403         for (i = 0; i < ctl->ndevs; ++i) {
5404                 for (j = 0; j < ctl->dev_stripes; ++j) {
5405                         int s = i * ctl->dev_stripes + j;
5406                         map->stripes[s].dev = devices_info[i].dev;
5407                         map->stripes[s].physical = devices_info[i].dev_offset +
5408                                                    j * ctl->stripe_size;
5409                 }
5410         }
5411         map->io_align = BTRFS_STRIPE_LEN;
5412         map->io_width = BTRFS_STRIPE_LEN;
5413         map->type = type;
5414         map->sub_stripes = ctl->sub_stripes;
5415
5416         trace_btrfs_chunk_alloc(info, map, start, ctl->chunk_size);
5417
5418         em = alloc_extent_map();
5419         if (!em) {
5420                 kfree(map);
5421                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5422         }
5423         set_bit(EXTENT_FLAG_FS_MAPPING, &em->flags);
5424         em->map_lookup = map;
5425         em->start = start;
5426         em->len = ctl->chunk_size;
5427         em->block_start = 0;
5428         em->block_len = em->len;
5429         em->orig_block_len = ctl->stripe_size;
5430
5431         em_tree = &info->mapping_tree;
5432         write_lock(&em_tree->lock);
5433         ret = add_extent_mapping(em_tree, em, 0);
5434         if (ret) {
5435                 write_unlock(&em_tree->lock);
5436                 free_extent_map(em);
5437                 return ERR_PTR(ret);
5438         }
5439         write_unlock(&em_tree->lock);
5440
5441         block_group = btrfs_make_block_group(trans, type, start, ctl->chunk_size);
5442         if (IS_ERR(block_group))
5443                 goto error_del_extent;
5444
5445         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5446                 struct btrfs_device *dev = map->stripes[i].dev;
5447
5448                 btrfs_device_set_bytes_used(dev,
5449                                             dev->bytes_used + ctl->stripe_size);
5450                 if (list_empty(&dev->post_commit_list))
5451                         list_add_tail(&dev->post_commit_list,
5452                                       &trans->transaction->dev_update_list);
5453         }
5454
5455         atomic64_sub(ctl->stripe_size * map->num_stripes,
5456                      &info->free_chunk_space);
5457
5458         free_extent_map(em);
5459         check_raid56_incompat_flag(info, type);
5460         check_raid1c34_incompat_flag(info, type);
5461
5462         return block_group;
5463
5464 error_del_extent:
5465         write_lock(&em_tree->lock);
5466         remove_extent_mapping(em_tree, em);
5467         write_unlock(&em_tree->lock);
5468
5469         /* One for our allocation */
5470         free_extent_map(em);
5471         /* One for the tree reference */
5472         free_extent_map(em);
5473
5474         return block_group;
5475 }
5476
5477 struct btrfs_block_group *btrfs_create_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
5478                                             u64 type)
5479 {
5480         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
5481         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = info->fs_devices;
5482         struct btrfs_device_info *devices_info = NULL;
5483         struct alloc_chunk_ctl ctl;
5484         struct btrfs_block_group *block_group;
5485         int ret;
5486
5487         lockdep_assert_held(&info->chunk_mutex);
5488
5489         if (!alloc_profile_is_valid(type, 0)) {
5490                 ASSERT(0);
5491                 return ERR_PTR(-EINVAL);
5492         }
5493
5494         if (list_empty(&fs_devices->alloc_list)) {
5495                 if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG))
5496                         btrfs_debug(info, "%s: no writable device", __func__);
5497                 return ERR_PTR(-ENOSPC);
5498         }
5499
5500         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
5501                 btrfs_err(info, "invalid chunk type 0x%llx requested", type);
5502                 ASSERT(0);
5503                 return ERR_PTR(-EINVAL);
5504         }
5505
5506         ctl.start = find_next_chunk(info);
5507         ctl.type = type;
5508         init_alloc_chunk_ctl(fs_devices, &ctl);
5509
5510         devices_info = kcalloc(fs_devices->rw_devices, sizeof(*devices_info),
5511                                GFP_NOFS);
5512         if (!devices_info)
5513                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5514
5515         ret = gather_device_info(fs_devices, &ctl, devices_info);
5516         if (ret < 0) {
5517                 block_group = ERR_PTR(ret);
5518                 goto out;
5519         }
5520
5521         ret = decide_stripe_size(fs_devices, &ctl, devices_info);
5522         if (ret < 0) {
5523                 block_group = ERR_PTR(ret);
5524                 goto out;
5525         }
5526
5527         block_group = create_chunk(trans, &ctl, devices_info);
5528
5529 out:
5530         kfree(devices_info);
5531         return block_group;
5532 }
5533
5534 /*
5535  * This function, btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(), typically belongs to the
5536  * phase 1 of chunk allocation. It belongs to phase 2 only when allocating system
5537  * chunks.
5538  *
5539  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
5540  * phases.
5541  */
5542 int btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
5543                                      struct btrfs_block_group *bg)
5544 {
5545         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
5546         struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
5547         struct btrfs_key key;
5548         struct btrfs_chunk *chunk;
5549         struct btrfs_stripe *stripe;
5550         struct extent_map *em;
5551         struct map_lookup *map;
5552         size_t item_size;
5553         int i;
5554         int ret;
5555
5556         /*
5557          * We take the chunk_mutex for 2 reasons:
5558          *
5559          * 1) Updates and insertions in the chunk btree must be done while holding
5560          *    the chunk_mutex, as well as updating the system chunk array in the
5561          *    superblock. See the comment on top of btrfs_chunk_alloc() for the
5562          *    details;
5563          *
5564          * 2) To prevent races with the final phase of a device replace operation
5565          *    that replaces the device object associated with the map's stripes,
5566          *    because the device object's id can change at any time during that
5567          *    final phase of the device replace operation
5568          *    (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
5569          *    replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
5570          *    which would cause a failure when updating the device item, which does
5571          *    not exists, or persisting a stripe of the chunk item with such ID.
5572          *    Here we can't use the device_list_mutex because our caller already
5573          *    has locked the chunk_mutex, and the final phase of device replace
5574          *    acquires both mutexes - first the device_list_mutex and then the
5575          *    chunk_mutex. Using any of those two mutexes protects us from a
5576          *    concurrent device replace.
5577          */
5578         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
5579
5580         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, bg->start, bg->length);
5581         if (IS_ERR(em)) {
5582                 ret = PTR_ERR(em);
5583                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
5584                 return ret;
5585         }
5586
5587         map = em->map_lookup;
5588         item_size = btrfs_chunk_item_size(map->num_stripes);
5589
5590         chunk = kzalloc(item_size, GFP_NOFS);
5591         if (!chunk) {
5592                 ret = -ENOMEM;
5593                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
5594                 goto out;
5595         }
5596
5597         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5598                 struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
5599
5600                 ret = btrfs_update_device(trans, device);
5601                 if (ret)
5602                         goto out;
5603         }
5604
5605         stripe = &chunk->stripe;
5606         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5607                 struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
5608                 const u64 dev_offset = map->stripes[i].physical;
5609
5610                 btrfs_set_stack_stripe_devid(stripe, device->devid);
5611                 btrfs_set_stack_stripe_offset(stripe, dev_offset);
5612                 memcpy(stripe->dev_uuid, device->uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
5613                 stripe++;
5614         }
5615
5616         btrfs_set_stack_chunk_length(chunk, bg->length);
5617         btrfs_set_stack_chunk_owner(chunk, BTRFS_EXTENT_TREE_OBJECTID);
5618         btrfs_set_stack_chunk_stripe_len(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
5619         btrfs_set_stack_chunk_type(chunk, map->type);
5620         btrfs_set_stack_chunk_num_stripes(chunk, map->num_stripes);
5621         btrfs_set_stack_chunk_io_align(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
5622         btrfs_set_stack_chunk_io_width(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
5623         btrfs_set_stack_chunk_sector_size(chunk, fs_info->sectorsize);
5624         btrfs_set_stack_chunk_sub_stripes(chunk, map->sub_stripes);
5625
5626         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
5627         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
5628         key.offset = bg->start;
5629
5630         ret = btrfs_insert_item(trans, chunk_root, &key, chunk, item_size);
5631         if (ret)
5632                 goto out;
5633
5634         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED, &bg->runtime_flags);
5635
5636         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
5637                 ret = btrfs_add_system_chunk(fs_info, &key, chunk, item_size);
5638                 if (ret)
5639                         goto out;
5640         }
5641
5642 out:
5643         kfree(chunk);
5644         free_extent_map(em);
5645         return ret;
5646 }
5647
5648 static noinline int init_first_rw_device(struct btrfs_trans_handle *trans)
5649 {
5650         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
5651         u64 alloc_profile;
5652         struct btrfs_block_group *meta_bg;
5653         struct btrfs_block_group *sys_bg;
5654
5655         /*
5656          * When adding a new device for sprouting, the seed device is read-only
5657          * so we must first allocate a metadata and a system chunk. But before
5658          * adding the block group items to the extent, device and chunk btrees,
5659          * we must first:
5660          *
5661          * 1) Create both chunks without doing any changes to the btrees, as
5662          *    otherwise we would get -ENOSPC since the block groups from the
5663          *    seed device are read-only;
5664          *
5665          * 2) Add the device item for the new sprout device - finishing the setup
5666          *    of a new block group requires updating the device item in the chunk
5667          *    btree, so it must exist when we attempt to do it. The previous step
5668          *    ensures this does not fail with -ENOSPC.
5669          *
5670          * After that we can add the block group items to their btrees:
5671          * update existing device item in the chunk btree, add a new block group
5672          * item to the extent btree, add a new chunk item to the chunk btree and
5673          * finally add the new device extent items to the devices btree.
5674          */
5675
5676         alloc_profile = btrfs_metadata_alloc_profile(fs_info);
5677         meta_bg = btrfs_create_chunk(trans, alloc_profile);
5678         if (IS_ERR(meta_bg))
5679                 return PTR_ERR(meta_bg);
5680
5681         alloc_profile = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
5682         sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, alloc_profile);
5683         if (IS_ERR(sys_bg))
5684                 return PTR_ERR(sys_bg);
5685
5686         return 0;
5687 }
5688
5689 static inline int btrfs_chunk_max_errors(struct map_lookup *map)
5690 {
5691         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(map->type);
5692
5693         return btrfs_raid_array[index].tolerated_failures;
5694 }
5695
5696 bool btrfs_chunk_writeable(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
5697 {
5698         struct extent_map *em;
5699         struct map_lookup *map;
5700         int miss_ndevs = 0;
5701         int i;
5702         bool ret = true;
5703
5704         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
5705         if (IS_ERR(em))
5706                 return false;
5707
5708         map = em->map_lookup;
5709         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5710                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
5711                                         &map->stripes[i].dev->dev_state)) {
5712                         miss_ndevs++;
5713                         continue;
5714                 }
5715                 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE,
5716                                         &map->stripes[i].dev->dev_state)) {
5717                         ret = false;
5718                         goto end;
5719                 }
5720         }
5721
5722         /*
5723          * If the number of missing devices is larger than max errors, we can
5724          * not write the data into that chunk successfully.
5725          */
5726         if (miss_ndevs > btrfs_chunk_max_errors(map))
5727                 ret = false;
5728 end:
5729         free_extent_map(em);
5730         return ret;
5731 }
5732
5733 void btrfs_mapping_tree_free(struct extent_map_tree *tree)
5734 {
5735         struct extent_map *em;
5736
5737         while (1) {
5738                 write_lock(&tree->lock);
5739                 em = lookup_extent_mapping(tree, 0, (u64)-1);
5740                 if (em)
5741                         remove_extent_mapping(tree, em);
5742                 write_unlock(&tree->lock);
5743                 if (!em)
5744                         break;
5745                 /* once for us */
5746                 free_extent_map(em);
5747                 /* once for the tree */
5748                 free_extent_map(em);
5749         }
5750 }
5751
5752 int btrfs_num_copies(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len)
5753 {
5754         struct extent_map *em;
5755         struct map_lookup *map;
5756         enum btrfs_raid_types index;
5757         int ret = 1;
5758
5759         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
5760         if (IS_ERR(em))
5761                 /*
5762                  * We could return errors for these cases, but that could get
5763                  * ugly and we'd probably do the same thing which is just not do
5764                  * anything else and exit, so return 1 so the callers don't try
5765                  * to use other copies.
5766                  */
5767                 return 1;
5768
5769         map = em->map_lookup;
5770         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(map->type);
5771
5772         /* Non-RAID56, use their ncopies from btrfs_raid_array. */
5773         if (!(map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK))
5774                 ret = btrfs_raid_array[index].ncopies;
5775         else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
5776                 ret = 2;
5777         else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
5778                 /*
5779                  * There could be two corrupted data stripes, we need
5780                  * to loop retry in order to rebuild the correct data.
5781                  *
5782                  * Fail a stripe at a time on every retry except the
5783                  * stripe under reconstruction.
5784                  */
5785                 ret = map->num_stripes;
5786         free_extent_map(em);
5787         return ret;
5788 }
5789
5790 unsigned long btrfs_full_stripe_len(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5791                                     u64 logical)
5792 {
5793         struct extent_map *em;
5794         struct map_lookup *map;
5795         unsigned long len = fs_info->sectorsize;
5796
5797         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, RAID56))
5798                 return len;
5799
5800         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
5801
5802         if (!WARN_ON(IS_ERR(em))) {
5803                 map = em->map_lookup;
5804                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
5805                         len = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
5806                 free_extent_map(em);
5807         }
5808         return len;
5809 }
5810
5811 int btrfs_is_parity_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len)
5812 {
5813         struct extent_map *em;
5814         struct map_lookup *map;
5815         int ret = 0;
5816
5817         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, RAID56))
5818                 return 0;
5819
5820         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
5821
5822         if(!WARN_ON(IS_ERR(em))) {
5823                 map = em->map_lookup;
5824                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
5825                         ret = 1;
5826                 free_extent_map(em);
5827         }
5828         return ret;
5829 }
5830
5831 static int find_live_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5832                             struct map_lookup *map, int first,
5833                             int dev_replace_is_ongoing)
5834 {
5835         int i;
5836         int num_stripes;
5837         int preferred_mirror;
5838         int tolerance;
5839         struct btrfs_device *srcdev;
5840
5841         ASSERT((map->type &
5842                  (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK | BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)));
5843
5844         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
5845                 num_stripes = map->sub_stripes;
5846         else
5847                 num_stripes = map->num_stripes;
5848
5849         switch (fs_info->fs_devices->read_policy) {
5850         default:
5851                 /* Shouldn't happen, just warn and use pid instead of failing */
5852                 btrfs_warn_rl(fs_info,
5853                               "unknown read_policy type %u, reset to pid",
5854                               fs_info->fs_devices->read_policy);
5855                 fs_info->fs_devices->read_policy = BTRFS_READ_POLICY_PID;
5856                 fallthrough;
5857         case BTRFS_READ_POLICY_PID:
5858                 preferred_mirror = first + (current->pid % num_stripes);
5859                 break;
5860         }
5861
5862         if (dev_replace_is_ongoing &&
5863             fs_info->dev_replace.cont_reading_from_srcdev_mode ==
5864              BTRFS_DEV_REPLACE_ITEM_CONT_READING_FROM_SRCDEV_MODE_AVOID)
5865                 srcdev = fs_info->dev_replace.srcdev;
5866         else
5867                 srcdev = NULL;
5868
5869         /*
5870          * try to avoid the drive that is the source drive for a
5871          * dev-replace procedure, only choose it if no other non-missing
5872          * mirror is available
5873          */
5874         for (tolerance = 0; tolerance < 2; tolerance++) {
5875                 if (map->stripes[preferred_mirror].dev->bdev &&
5876                     (tolerance || map->stripes[preferred_mirror].dev != srcdev))
5877                         return preferred_mirror;
5878                 for (i = first; i < first + num_stripes; i++) {
5879                         if (map->stripes[i].dev->bdev &&
5880                             (tolerance || map->stripes[i].dev != srcdev))
5881                                 return i;
5882                 }
5883         }
5884
5885         /* we couldn't find one that doesn't fail.  Just return something
5886          * and the io error handling code will clean up eventually
5887          */
5888         return preferred_mirror;
5889 }
5890
5891 static struct btrfs_io_context *alloc_btrfs_io_context(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5892                                                        u16 total_stripes)
5893 {
5894         struct btrfs_io_context *bioc;
5895
5896         bioc = kzalloc(
5897                  /* The size of btrfs_io_context */
5898                 sizeof(struct btrfs_io_context) +
5899                 /* Plus the variable array for the stripes */
5900                 sizeof(struct btrfs_io_stripe) * (total_stripes),
5901                 GFP_NOFS);
5902
5903         if (!bioc)
5904                 return NULL;
5905
5906         refcount_set(&bioc->refs, 1);
5907
5908         bioc->fs_info = fs_info;
5909         bioc->replace_stripe_src = -1;
5910         bioc->full_stripe_logical = (u64)-1;
5911
5912         return bioc;
5913 }
5914
5915 void btrfs_get_bioc(struct btrfs_io_context *bioc)
5916 {
5917         WARN_ON(!refcount_read(&bioc->refs));
5918         refcount_inc(&bioc->refs);
5919 }
5920
5921 void btrfs_put_bioc(struct btrfs_io_context *bioc)
5922 {
5923         if (!bioc)
5924                 return;
5925         if (refcount_dec_and_test(&bioc->refs))
5926                 kfree(bioc);
5927 }
5928
5929 /*
5930  * Please note that, discard won't be sent to target device of device
5931  * replace.
5932  */
5933 struct btrfs_discard_stripe *btrfs_map_discard(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5934                                                u64 logical, u64 *length_ret,
5935                                                u32 *num_stripes)
5936 {
5937         struct extent_map *em;
5938         struct map_lookup *map;
5939         struct btrfs_discard_stripe *stripes;
5940         u64 length = *length_ret;
5941         u64 offset;
5942         u32 stripe_nr;
5943         u32 stripe_nr_end;
5944         u32 stripe_cnt;
5945         u64 stripe_end_offset;
5946         u64 stripe_offset;
5947         u32 stripe_index;
5948         u32 factor = 0;
5949         u32 sub_stripes = 0;
5950         u32 stripes_per_dev = 0;
5951         u32 remaining_stripes = 0;
5952         u32 last_stripe = 0;
5953         int ret;
5954         int i;
5955
5956         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, length);
5957         if (IS_ERR(em))
5958                 return ERR_CAST(em);
5959
5960         map = em->map_lookup;
5961
5962         /* we don't discard raid56 yet */
5963         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
5964                 ret = -EOPNOTSUPP;
5965                 goto out_free_map;
5966         }
5967
5968         offset = logical - em->start;
5969         length = min_t(u64, em->start + em->len - logical, length);
5970         *length_ret = length;
5971
5972         /*
5973          * stripe_nr counts the total number of stripes we have to stride
5974          * to get to this block
5975          */
5976         stripe_nr = offset >> BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
5977
5978         /* stripe_offset is the offset of this block in its stripe */
5979         stripe_offset = offset - btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
5980
5981         stripe_nr_end = round_up(offset + length, BTRFS_STRIPE_LEN) >>
5982                         BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
5983         stripe_cnt = stripe_nr_end - stripe_nr;
5984         stripe_end_offset = btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr_end) -
5985                             (offset + length);
5986         /*
5987          * after this, stripe_nr is the number of stripes on this
5988          * device we have to walk to find the data, and stripe_index is
5989          * the number of our device in the stripe array
5990          */
5991         *num_stripes = 1;
5992         stripe_index = 0;
5993         if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
5994                          BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
5995                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
5996                         sub_stripes = 1;
5997                 else
5998                         sub_stripes = map->sub_stripes;
5999
6000                 factor = map->num_stripes / sub_stripes;
6001                 *num_stripes = min_t(u64, map->num_stripes,
6002                                     sub_stripes * stripe_cnt);
6003                 stripe_index = stripe_nr % factor;
6004                 stripe_nr /= factor;
6005                 stripe_index *= sub_stripes;
6006
6007                 remaining_stripes = stripe_cnt % factor;
6008                 stripes_per_dev = stripe_cnt / factor;
6009                 last_stripe = ((stripe_nr_end - 1) % factor) * sub_stripes;
6010         } else if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
6011                                 BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)) {
6012                 *num_stripes = map->num_stripes;
6013         } else {
6014                 stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
6015                 stripe_nr /= map->num_stripes;
6016         }
6017
6018         stripes = kcalloc(*num_stripes, sizeof(*stripes), GFP_NOFS);
6019         if (!stripes) {
6020                 ret = -ENOMEM;
6021                 goto out_free_map;
6022         }
6023
6024         for (i = 0; i < *num_stripes; i++) {
6025                 stripes[i].physical =
6026                         map->stripes[stripe_index].physical +
6027                         stripe_offset + btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
6028                 stripes[i].dev = map->stripes[stripe_index].dev;
6029
6030                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
6031                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
6032                         stripes[i].length = btrfs_stripe_nr_to_offset(stripes_per_dev);
6033
6034                         if (i / sub_stripes < remaining_stripes)
6035                                 stripes[i].length += BTRFS_STRIPE_LEN;
6036
6037                         /*
6038                          * Special for the first stripe and
6039                          * the last stripe:
6040                          *
6041                          * |-------|...|-------|
6042                          *     |----------|
6043                          *    off     end_off
6044                          */
6045                         if (i < sub_stripes)
6046                                 stripes[i].length -= stripe_offset;
6047
6048                         if (stripe_index >= last_stripe &&
6049                             stripe_index <= (last_stripe +
6050                                              sub_stripes - 1))
6051                                 stripes[i].length -= stripe_end_offset;
6052
6053                         if (i == sub_stripes - 1)
6054                                 stripe_offset = 0;
6055                 } else {
6056                         stripes[i].length = length;
6057                 }
6058
6059                 stripe_index++;
6060                 if (stripe_index == map->num_stripes) {
6061                         stripe_index = 0;
6062                         stripe_nr++;
6063                 }
6064         }
6065
6066         free_extent_map(em);
6067         return stripes;
6068 out_free_map:
6069         free_extent_map(em);
6070         return ERR_PTR(ret);
6071 }
6072
6073 static bool is_block_group_to_copy(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical)
6074 {
6075         struct btrfs_block_group *cache;
6076         bool ret;
6077
6078         /* Non zoned filesystem does not use "to_copy" flag */
6079         if (!btrfs_is_zoned(fs_info))
6080                 return false;
6081
6082         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, logical);
6083
6084         ret = test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_TO_COPY, &cache->runtime_flags);
6085
6086         btrfs_put_block_group(cache);
6087         return ret;
6088 }
6089
6090 static void handle_ops_on_dev_replace(enum btrfs_map_op op,
6091                                       struct btrfs_io_context *bioc,
6092                                       struct btrfs_dev_replace *dev_replace,
6093                                       u64 logical,
6094                                       int *num_stripes_ret, int *max_errors_ret)
6095 {
6096         u64 srcdev_devid = dev_replace->srcdev->devid;
6097         /*
6098          * At this stage, num_stripes is still the real number of stripes,
6099          * excluding the duplicated stripes.
6100          */
6101         int num_stripes = *num_stripes_ret;
6102         int nr_extra_stripes = 0;
6103         int max_errors = *max_errors_ret;
6104         int i;
6105
6106         /*
6107          * A block group which has "to_copy" set will eventually be copied by
6108          * the dev-replace process. We can avoid cloning IO here.
6109          */
6110         if (is_block_group_to_copy(dev_replace->srcdev->fs_info, logical))
6111                 return;
6112
6113         /*
6114          * Duplicate the write operations while the dev-replace procedure is
6115          * running. Since the copying of the old disk to the new disk takes
6116          * place at run time while the filesystem is mounted writable, the
6117          * regular write operations to the old disk have to be duplicated to go
6118          * to the new disk as well.
6119          *
6120          * Note that device->missing is handled by the caller, and that the
6121          * write to the old disk is already set up in the stripes array.
6122          */
6123         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
6124                 struct btrfs_io_stripe *old = &bioc->stripes[i];
6125                 struct btrfs_io_stripe *new = &bioc->stripes[num_stripes + nr_extra_stripes];
6126
6127                 if (old->dev->devid != srcdev_devid)
6128                         continue;
6129
6130                 new->physical = old->physical;
6131                 new->dev = dev_replace->tgtdev;
6132                 if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
6133                         bioc->replace_stripe_src = i;
6134                 nr_extra_stripes++;
6135         }
6136
6137         /* We can only have at most 2 extra nr_stripes (for DUP). */
6138         ASSERT(nr_extra_stripes <= 2);
6139         /*
6140          * For GET_READ_MIRRORS, we can only return at most 1 extra stripe for
6141          * replace.
6142          * If we have 2 extra stripes, only choose the one with smaller physical.
6143          */
6144         if (op == BTRFS_MAP_GET_READ_MIRRORS && nr_extra_stripes == 2) {
6145                 struct btrfs_io_stripe *first = &bioc->stripes[num_stripes];
6146                 struct btrfs_io_stripe *second = &bioc->stripes[num_stripes + 1];
6147
6148                 /* Only DUP can have two extra stripes. */
6149                 ASSERT(bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP);
6150
6151                 /*
6152                  * Swap the last stripe stripes and reduce @nr_extra_stripes.
6153                  * The extra stripe would still be there, but won't be accessed.
6154                  */
6155                 if (first->physical > second->physical) {
6156                         swap(second->physical, first->physical);
6157                         swap(second->dev, first->dev);
6158                         nr_extra_stripes--;
6159                 }
6160         }
6161
6162         *num_stripes_ret = num_stripes + nr_extra_stripes;
6163         *max_errors_ret = max_errors + nr_extra_stripes;
6164         bioc->replace_nr_stripes = nr_extra_stripes;
6165 }
6166
6167 static u64 btrfs_max_io_len(struct map_lookup *map, enum btrfs_map_op op,
6168                             u64 offset, u32 *stripe_nr, u64 *stripe_offset,
6169                             u64 *full_stripe_start)
6170 {
6171         /*
6172          * Stripe_nr is the stripe where this block falls.  stripe_offset is
6173          * the offset of this block in its stripe.
6174          */
6175         *stripe_offset = offset & BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
6176         *stripe_nr = offset >> BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
6177         ASSERT(*stripe_offset < U32_MAX);
6178
6179         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
6180                 unsigned long full_stripe_len =
6181                         btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
6182
6183                 /*
6184                  * For full stripe start, we use previously calculated
6185                  * @stripe_nr. Align it to nr_data_stripes, then multiply with
6186                  * STRIPE_LEN.
6187                  *
6188                  * By this we can avoid u64 division completely.  And we have
6189                  * to go rounddown(), not round_down(), as nr_data_stripes is
6190                  * not ensured to be power of 2.
6191                  */
6192                 *full_stripe_start =
6193                         btrfs_stripe_nr_to_offset(
6194                                 rounddown(*stripe_nr, nr_data_stripes(map)));
6195
6196                 ASSERT(*full_stripe_start + full_stripe_len > offset);
6197                 ASSERT(*full_stripe_start <= offset);
6198                 /*
6199                  * For writes to RAID56, allow to write a full stripe set, but
6200                  * no straddling of stripe sets.
6201                  */
6202                 if (op == BTRFS_MAP_WRITE)
6203                         return full_stripe_len - (offset - *full_stripe_start);
6204         }
6205
6206         /*
6207          * For other RAID types and for RAID56 reads, allow a single stripe (on
6208          * a single disk).
6209          */
6210         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_STRIPE_MASK)
6211                 return BTRFS_STRIPE_LEN - *stripe_offset;
6212         return U64_MAX;
6213 }
6214
6215 static void set_io_stripe(struct btrfs_io_stripe *dst, const struct map_lookup *map,
6216                           u32 stripe_index, u64 stripe_offset, u32 stripe_nr)
6217 {
6218         dst->dev = map->stripes[stripe_index].dev;
6219         dst->physical = map->stripes[stripe_index].physical +
6220                         stripe_offset + btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
6221 }
6222
6223 int btrfs_map_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
6224                     u64 logical, u64 *length,
6225                     struct btrfs_io_context **bioc_ret,
6226                     struct btrfs_io_stripe *smap, int *mirror_num_ret,
6227                     int need_raid_map)
6228 {
6229         struct extent_map *em;
6230         struct map_lookup *map;
6231         u64 map_offset;
6232         u64 stripe_offset;
6233         u32 stripe_nr;
6234         u32 stripe_index;
6235         int data_stripes;
6236         int i;
6237         int ret = 0;
6238         int mirror_num = (mirror_num_ret ? *mirror_num_ret : 0);
6239         int num_stripes;
6240         int num_copies;
6241         int max_errors = 0;
6242         struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
6243         struct btrfs_dev_replace *dev_replace = &fs_info->dev_replace;
6244         int dev_replace_is_ongoing = 0;
6245         u16 num_alloc_stripes;
6246         u64 raid56_full_stripe_start = (u64)-1;
6247         u64 max_len;
6248
6249         ASSERT(bioc_ret);
6250
6251         num_copies = btrfs_num_copies(fs_info, logical, fs_info->sectorsize);
6252         if (mirror_num > num_copies)
6253                 return -EINVAL;
6254
6255         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, *length);
6256         if (IS_ERR(em))
6257                 return PTR_ERR(em);
6258
6259         map = em->map_lookup;
6260         data_stripes = nr_data_stripes(map);
6261
6262         map_offset = logical - em->start;
6263         max_len = btrfs_max_io_len(map, op, map_offset, &stripe_nr,
6264                                    &stripe_offset, &raid56_full_stripe_start);
6265         *length = min_t(u64, em->len - map_offset, max_len);
6266
6267         down_read(&dev_replace->rwsem);
6268         dev_replace_is_ongoing = btrfs_dev_replace_is_ongoing(dev_replace);
6269         /*
6270          * Hold the semaphore for read during the whole operation, write is
6271          * requested at commit time but must wait.
6272          */
6273         if (!dev_replace_is_ongoing)
6274                 up_read(&dev_replace->rwsem);
6275
6276         num_stripes = 1;
6277         stripe_index = 0;
6278         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0) {
6279                 stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
6280                 stripe_nr /= map->num_stripes;
6281                 if (op == BTRFS_MAP_READ)
6282                         mirror_num = 1;
6283         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK) {
6284                 if (op != BTRFS_MAP_READ) {
6285                         num_stripes = map->num_stripes;
6286                 } else if (mirror_num) {
6287                         stripe_index = mirror_num - 1;
6288                 } else {
6289                         stripe_index = find_live_mirror(fs_info, map, 0,
6290                                             dev_replace_is_ongoing);
6291                         mirror_num = stripe_index + 1;
6292                 }
6293
6294         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP) {
6295                 if (op != BTRFS_MAP_READ) {
6296                         num_stripes = map->num_stripes;
6297                 } else if (mirror_num) {
6298                         stripe_index = mirror_num - 1;
6299                 } else {
6300                         mirror_num = 1;
6301                 }
6302
6303         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10) {
6304                 u32 factor = map->num_stripes / map->sub_stripes;
6305
6306                 stripe_index = (stripe_nr % factor) * map->sub_stripes;
6307                 stripe_nr /= factor;
6308
6309                 if (op != BTRFS_MAP_READ)
6310                         num_stripes = map->sub_stripes;
6311                 else if (mirror_num)
6312                         stripe_index += mirror_num - 1;
6313                 else {
6314                         int old_stripe_index = stripe_index;
6315                         stripe_index = find_live_mirror(fs_info, map,
6316                                               stripe_index,
6317                                               dev_replace_is_ongoing);
6318                         mirror_num = stripe_index - old_stripe_index + 1;
6319                 }
6320
6321         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
6322                 if (need_raid_map && (op != BTRFS_MAP_READ || mirror_num > 1)) {
6323                         /*
6324                          * Push stripe_nr back to the start of the full stripe
6325                          * For those cases needing a full stripe, @stripe_nr
6326                          * is the full stripe number.
6327                          *
6328                          * Originally we go raid56_full_stripe_start / full_stripe_len,
6329                          * but that can be expensive.  Here we just divide
6330                          * @stripe_nr with @data_stripes.
6331                          */
6332                         stripe_nr /= data_stripes;
6333
6334                         /* RAID[56] write or recovery. Return all stripes */
6335                         num_stripes = map->num_stripes;
6336                         max_errors = btrfs_chunk_max_errors(map);
6337
6338                         /* Return the length to the full stripe end */
6339                         *length = min(logical + *length,
6340                                       raid56_full_stripe_start + em->start +
6341                                       btrfs_stripe_nr_to_offset(data_stripes)) -
6342                                   logical;
6343                         stripe_index = 0;
6344                         stripe_offset = 0;
6345                 } else {
6346                         /*
6347                          * Mirror #0 or #1 means the original data block.
6348                          * Mirror #2 is RAID5 parity block.
6349                          * Mirror #3 is RAID6 Q block.
6350                          */
6351                         stripe_index = stripe_nr % data_stripes;
6352                         stripe_nr /= data_stripes;
6353                         if (mirror_num > 1)
6354                                 stripe_index = data_stripes + mirror_num - 2;
6355
6356                         /* We distribute the parity blocks across stripes */
6357                         stripe_index = (stripe_nr + stripe_index) % map->num_stripes;
6358                         if (op == BTRFS_MAP_READ && mirror_num <= 1)
6359                                 mirror_num = 1;
6360                 }
6361         } else {
6362                 /*
6363                  * After this, stripe_nr is the number of stripes on this
6364                  * device we have to walk to find the data, and stripe_index is
6365                  * the number of our device in the stripe array
6366                  */
6367                 stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
6368                 stripe_nr /= map->num_stripes;
6369                 mirror_num = stripe_index + 1;
6370         }
6371         if (stripe_index >= map->num_stripes) {
6372                 btrfs_crit(fs_info,
6373                            "stripe index math went horribly wrong, got stripe_index=%u, num_stripes=%u",
6374                            stripe_index, map->num_stripes);
6375                 ret = -EINVAL;
6376                 goto out;
6377         }
6378
6379         num_alloc_stripes = num_stripes;
6380         if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->tgtdev != NULL &&
6381             op != BTRFS_MAP_READ)
6382                 /*
6383                  * For replace case, we need to add extra stripes for extra
6384                  * duplicated stripes.
6385                  *
6386                  * For both WRITE and GET_READ_MIRRORS, we may have at most
6387                  * 2 more stripes (DUP types, otherwise 1).
6388                  */
6389                 num_alloc_stripes += 2;
6390
6391         /*
6392          * If this I/O maps to a single device, try to return the device and
6393          * physical block information on the stack instead of allocating an
6394          * I/O context structure.
6395          */
6396         if (smap && num_alloc_stripes == 1 &&
6397             !((map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) && mirror_num > 1) &&
6398             (op == BTRFS_MAP_READ || !dev_replace_is_ongoing ||
6399              !dev_replace->tgtdev)) {
6400                 set_io_stripe(smap, map, stripe_index, stripe_offset, stripe_nr);
6401                 if (mirror_num_ret)
6402                         *mirror_num_ret = mirror_num;
6403                 *bioc_ret = NULL;
6404                 ret = 0;
6405                 goto out;
6406         }
6407
6408         bioc = alloc_btrfs_io_context(fs_info, num_alloc_stripes);
6409         if (!bioc) {
6410                 ret = -ENOMEM;
6411                 goto out;
6412         }
6413         bioc->map_type = map->type;
6414
6415         /*
6416          * For RAID56 full map, we need to make sure the stripes[] follows the
6417          * rule that data stripes are all ordered, then followed with P and Q
6418          * (if we have).
6419          *
6420          * It's still mostly the same as other profiles, just with extra rotation.
6421          */
6422         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK && need_raid_map &&
6423             (op != BTRFS_MAP_READ || mirror_num > 1)) {
6424                 /*
6425                  * For RAID56 @stripe_nr is already the number of full stripes
6426                  * before us, which is also the rotation value (needs to modulo
6427                  * with num_stripes).
6428                  *
6429                  * In this case, we just add @stripe_nr with @i, then do the
6430                  * modulo, to reduce one modulo call.
6431                  */
6432                 bioc->full_stripe_logical = em->start +
6433                         btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr * data_stripes);
6434                 for (i = 0; i < num_stripes; i++)
6435                         set_io_stripe(&bioc->stripes[i], map,
6436                                       (i + stripe_nr) % num_stripes,
6437                                       stripe_offset, stripe_nr);
6438         } else {
6439                 /*
6440                  * For all other non-RAID56 profiles, just copy the target
6441                  * stripe into the bioc.
6442                  */
6443                 for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
6444                         set_io_stripe(&bioc->stripes[i], map, stripe_index,
6445                                       stripe_offset, stripe_nr);
6446                         stripe_index++;
6447                 }
6448         }
6449
6450         if (op != BTRFS_MAP_READ)
6451                 max_errors = btrfs_chunk_max_errors(map);
6452
6453         if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->tgtdev != NULL &&
6454             op != BTRFS_MAP_READ) {
6455                 handle_ops_on_dev_replace(op, bioc, dev_replace, logical,
6456                                           &num_stripes, &max_errors);
6457         }
6458
6459         *bioc_ret = bioc;
6460         bioc->num_stripes = num_stripes;
6461         bioc->max_errors = max_errors;
6462         bioc->mirror_num = mirror_num;
6463
6464 out:
6465         if (dev_replace_is_ongoing) {
6466                 lockdep_assert_held(&dev_replace->rwsem);
6467                 /* Unlock and let waiting writers proceed */
6468                 up_read(&dev_replace->rwsem);
6469         }
6470         free_extent_map(em);
6471         return ret;
6472 }
6473
6474 static bool dev_args_match_fs_devices(const struct btrfs_dev_lookup_args *args,
6475                                       const struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
6476 {
6477         if (args->fsid == NULL)
6478                 return true;
6479         if (memcmp(fs_devices->metadata_uuid, args->fsid, BTRFS_FSID_SIZE) == 0)
6480                 return true;
6481         return false;
6482 }
6483
6484 static bool dev_args_match_device(const struct btrfs_dev_lookup_args *args,
6485                                   const struct btrfs_device *device)
6486 {
6487         if (args->missing) {
6488                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state) &&
6489                     !device->bdev)
6490                         return true;
6491                 return false;
6492         }
6493
6494         if (device->devid != args->devid)
6495                 return false;
6496         if (args->uuid && memcmp(device->uuid, args->uuid, BTRFS_UUID_SIZE) != 0)
6497                 return false;
6498         return true;
6499 }
6500
6501 /*
6502  * Find a device specified by @devid or @uuid in the list of @fs_devices, or
6503  * return NULL.
6504  *
6505  * If devid and uuid are both specified, the match must be exact, otherwise
6506  * only devid is used.
6507  */
6508 struct btrfs_device *btrfs_find_device(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
6509                                        const struct btrfs_dev_lookup_args *args)
6510 {
6511         struct btrfs_device *device;
6512         struct btrfs_fs_devices *seed_devs;
6513
6514         if (dev_args_match_fs_devices(args, fs_devices)) {
6515                 list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
6516                         if (dev_args_match_device(args, device))
6517                                 return device;
6518                 }
6519         }
6520
6521         list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
6522                 if (!dev_args_match_fs_devices(args, seed_devs))
6523                         continue;
6524                 list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
6525                         if (dev_args_match_device(args, device))
6526                                 return device;
6527                 }
6528         }
6529
6530         return NULL;
6531 }
6532
6533 static struct btrfs_device *add_missing_dev(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
6534                                             u64 devid, u8 *dev_uuid)
6535 {
6536         struct btrfs_device *device;
6537         unsigned int nofs_flag;
6538
6539         /*
6540          * We call this under the chunk_mutex, so we want to use NOFS for this
6541          * allocation, however we don't want to change btrfs_alloc_device() to
6542          * always do NOFS because we use it in a lot of other GFP_KERNEL safe
6543          * places.
6544          */
6545
6546         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
6547         device = btrfs_alloc_device(NULL, &devid, dev_uuid, NULL);
6548         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
6549         if (IS_ERR(device))
6550                 return device;
6551
6552         list_add(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
6553         device->fs_devices = fs_devices;
6554         fs_devices->num_devices++;
6555
6556         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
6557         fs_devices->missing_devices++;
6558
6559         return device;
6560 }
6561
6562 /*
6563  * Allocate new device struct, set up devid and UUID.
6564  *
6565  * @fs_info:    used only for generating a new devid, can be NULL if
6566  *              devid is provided (i.e. @devid != NULL).
6567  * @devid:      a pointer to devid for this device.  If NULL a new devid
6568  *              is generated.
6569  * @uuid:       a pointer to UUID for this device.  If NULL a new UUID
6570  *              is generated.
6571  * @path:       a pointer to device path if available, NULL otherwise.
6572  *
6573  * Return: a pointer to a new &struct btrfs_device on success; ERR_PTR()
6574  * on error.  Returned struct is not linked onto any lists and must be
6575  * destroyed with btrfs_free_device.
6576  */
6577 struct btrfs_device *btrfs_alloc_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6578                                         const u64 *devid, const u8 *uuid,
6579                                         const char *path)
6580 {
6581         struct btrfs_device *dev;
6582         u64 tmp;
6583
6584         if (WARN_ON(!devid && !fs_info))
6585                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6586
6587         dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
6588         if (!dev)
6589                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
6590
6591         INIT_LIST_HEAD(&dev->dev_list);
6592         INIT_LIST_HEAD(&dev->dev_alloc_list);
6593         INIT_LIST_HEAD(&dev->post_commit_list);
6594
6595         atomic_set(&dev->dev_stats_ccnt, 0);
6596         btrfs_device_data_ordered_init(dev);
6597         extent_io_tree_init(fs_info, &dev->alloc_state, IO_TREE_DEVICE_ALLOC_STATE);
6598
6599         if (devid)
6600                 tmp = *devid;
6601         else {
6602                 int ret;
6603
6604                 ret = find_next_devid(fs_info, &tmp);
6605                 if (ret) {
6606                         btrfs_free_device(dev);
6607                         return ERR_PTR(ret);
6608                 }
6609         }
6610         dev->devid = tmp;
6611
6612         if (uuid)
6613                 memcpy(dev->uuid, uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
6614         else
6615                 generate_random_uuid(dev->uuid);
6616
6617         if (path) {
6618                 struct rcu_string *name;
6619
6620                 name = rcu_string_strdup(path, GFP_KERNEL);
6621                 if (!name) {
6622                         btrfs_free_device(dev);
6623                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
6624                 }
6625                 rcu_assign_pointer(dev->name, name);
6626         }
6627
6628         return dev;
6629 }
6630
6631 static void btrfs_report_missing_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6632                                         u64 devid, u8 *uuid, bool error)
6633 {
6634         if (error)
6635                 btrfs_err_rl(fs_info, "devid %llu uuid %pU is missing",
6636                               devid, uuid);
6637         else
6638                 btrfs_warn_rl(fs_info, "devid %llu uuid %pU is missing",
6639                               devid, uuid);
6640 }
6641
6642 u64 btrfs_calc_stripe_length(const struct extent_map *em)
6643 {
6644         const struct map_lookup *map = em->map_lookup;
6645         const int data_stripes = calc_data_stripes(map->type, map->num_stripes);
6646
6647         return div_u64(em->len, data_stripes);
6648 }
6649
6650 #if BITS_PER_LONG == 32
6651 /*
6652  * Due to page cache limit, metadata beyond BTRFS_32BIT_MAX_FILE_SIZE
6653  * can't be accessed on 32bit systems.
6654  *
6655  * This function do mount time check to reject the fs if it already has
6656  * metadata chunk beyond that limit.
6657  */
6658 static int check_32bit_meta_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6659                                   u64 logical, u64 length, u64 type)
6660 {
6661         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA))
6662                 return 0;
6663
6664         if (logical + length < MAX_LFS_FILESIZE)
6665                 return 0;
6666
6667         btrfs_err_32bit_limit(fs_info);
6668         return -EOVERFLOW;
6669 }
6670
6671 /*
6672  * This is to give early warning for any metadata chunk reaching
6673  * BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD.
6674  * Although we can still access the metadata, it's not going to be possible
6675  * once the limit is reached.
6676  */
6677 static void warn_32bit_meta_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6678                                   u64 logical, u64 length, u64 type)
6679 {
6680         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA))
6681                 return;
6682
6683         if (logical + length < BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD)
6684                 return;
6685
6686         btrfs_warn_32bit_limit(fs_info);
6687 }
6688 #endif
6689
6690 static struct btrfs_device *handle_missing_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6691                                                   u64 devid, u8 *uuid)
6692 {
6693         struct btrfs_device *dev;
6694
6695         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
6696                 btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, uuid, true);
6697                 return ERR_PTR(-ENOENT);
6698         }
6699
6700         dev = add_missing_dev(fs_info->fs_devices, devid, uuid);
6701         if (IS_ERR(dev)) {
6702                 btrfs_err(fs_info, "failed to init missing device %llu: %ld",
6703                           devid, PTR_ERR(dev));
6704                 return dev;
6705         }
6706         btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, uuid, false);
6707
6708         return dev;
6709 }
6710
6711 static int read_one_chunk(struct btrfs_key *key, struct extent_buffer *leaf,
6712                           struct btrfs_chunk *chunk)
6713 {
6714         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
6715         struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
6716         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
6717         struct map_lookup *map;
6718         struct extent_map *em;
6719         u64 logical;
6720         u64 length;
6721         u64 devid;
6722         u64 type;
6723         u8 uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
6724         int index;
6725         int num_stripes;
6726         int ret;
6727         int i;
6728
6729         logical = key->offset;
6730         length = btrfs_chunk_length(leaf, chunk);
6731         type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
6732         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
6733         num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
6734
6735 #if BITS_PER_LONG == 32
6736         ret = check_32bit_meta_chunk(fs_info, logical, length, type);
6737         if (ret < 0)
6738                 return ret;
6739         warn_32bit_meta_chunk(fs_info, logical, length, type);
6740 #endif
6741
6742         /*
6743          * Only need to verify chunk item if we're reading from sys chunk array,
6744          * as chunk item in tree block is already verified by tree-checker.
6745          */
6746         if (leaf->start == BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
6747                 ret = btrfs_check_chunk_valid(leaf, chunk, logical);
6748                 if (ret)
6749                         return ret;
6750         }
6751
6752         read_lock(&map_tree->lock);
6753         em = lookup_extent_mapping(map_tree, logical, 1);
6754         read_unlock(&map_tree->lock);
6755
6756         /* already mapped? */
6757         if (em && em->start <= logical && em->start + em->len > logical) {
6758                 free_extent_map(em);
6759                 return 0;
6760         } else if (em) {
6761                 free_extent_map(em);
6762         }
6763
6764         em = alloc_extent_map();
6765         if (!em)
6766                 return -ENOMEM;
6767         map = kmalloc(map_lookup_size(num_stripes), GFP_NOFS);
6768         if (!map) {
6769                 free_extent_map(em);
6770                 return -ENOMEM;
6771         }
6772
6773         set_bit(EXTENT_FLAG_FS_MAPPING, &em->flags);
6774         em->map_lookup = map;
6775         em->start = logical;
6776         em->len = length;
6777         em->orig_start = 0;
6778         em->block_start = 0;
6779         em->block_len = em->len;
6780
6781         map->num_stripes = num_stripes;
6782         map->io_width = btrfs_chunk_io_width(leaf, chunk);
6783         map->io_align = btrfs_chunk_io_align(leaf, chunk);
6784         map->type = type;
6785         /*
6786          * We can't use the sub_stripes value, as for profiles other than
6787          * RAID10, they may have 0 as sub_stripes for filesystems created by
6788          * older mkfs (<v5.4).
6789          * In that case, it can cause divide-by-zero errors later.
6790          * Since currently sub_stripes is fixed for each profile, let's
6791          * use the trusted value instead.
6792          */
6793         map->sub_stripes = btrfs_raid_array[index].sub_stripes;
6794         map->verified_stripes = 0;
6795         em->orig_block_len = btrfs_calc_stripe_length(em);
6796         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
6797                 map->stripes[i].physical =
6798                         btrfs_stripe_offset_nr(leaf, chunk, i);
6799                 devid = btrfs_stripe_devid_nr(leaf, chunk, i);
6800                 args.devid = devid;
6801                 read_extent_buffer(leaf, uuid, (unsigned long)
6802                                    btrfs_stripe_dev_uuid_nr(chunk, i),
6803                                    BTRFS_UUID_SIZE);
6804                 args.uuid = uuid;
6805                 map->stripes[i].dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
6806                 if (!map->stripes[i].dev) {
6807                         map->stripes[i].dev = handle_missing_device(fs_info,
6808                                                                     devid, uuid);
6809                         if (IS_ERR(map->stripes[i].dev)) {
6810                                 ret = PTR_ERR(map->stripes[i].dev);
6811                                 free_extent_map(em);
6812                                 return ret;
6813                         }
6814                 }
6815
6816                 set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA,
6817                                 &(map->stripes[i].dev->dev_state));
6818         }
6819
6820         write_lock(&map_tree->lock);
6821         ret = add_extent_mapping(map_tree, em, 0);
6822         write_unlock(&map_tree->lock);
6823         if (ret < 0) {
6824                 btrfs_err(fs_info,
6825                           "failed to add chunk map, start=%llu len=%llu: %d",
6826                           em->start, em->len, ret);
6827         }
6828         free_extent_map(em);
6829
6830         return ret;
6831 }
6832
6833 static void fill_device_from_item(struct extent_buffer *leaf,
6834                                  struct btrfs_dev_item *dev_item,
6835                                  struct btrfs_device *device)
6836 {
6837         unsigned long ptr;
6838
6839         device->devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
6840         device->disk_total_bytes = btrfs_device_total_bytes(leaf, dev_item);
6841         device->total_bytes = device->disk_total_bytes;
6842         device->commit_total_bytes = device->disk_total_bytes;
6843         device->bytes_used = btrfs_device_bytes_used(leaf, dev_item);
6844         device->commit_bytes_used = device->bytes_used;
6845         device->type = btrfs_device_type(leaf, dev_item);
6846         device->io_align = btrfs_device_io_align(leaf, dev_item);
6847         device->io_width = btrfs_device_io_width(leaf, dev_item);
6848         device->sector_size = btrfs_device_sector_size(leaf, dev_item);
6849         WARN_ON(device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID);
6850         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
6851
6852         ptr = btrfs_device_uuid(dev_item);
6853         read_extent_buffer(leaf, device->uuid, ptr, BTRFS_UUID_SIZE);
6854 }
6855
6856 static struct btrfs_fs_devices *open_seed_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6857                                                   u8 *fsid)
6858 {
6859         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
6860         int ret;
6861
6862         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
6863         ASSERT(fsid);
6864
6865         /* This will match only for multi-device seed fs */
6866         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_info->fs_devices->seed_list, seed_list)
6867                 if (!memcmp(fs_devices->fsid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE))
6868                         return fs_devices;
6869
6870
6871         fs_devices = find_fsid(fsid, NULL);
6872         if (!fs_devices) {
6873                 if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED))
6874                         return ERR_PTR(-ENOENT);
6875
6876                 fs_devices = alloc_fs_devices(fsid, NULL);
6877                 if (IS_ERR(fs_devices))
6878                         return fs_devices;
6879
6880                 fs_devices->seeding = true;
6881                 fs_devices->opened = 1;
6882                 return fs_devices;
6883         }
6884
6885         /*
6886          * Upon first call for a seed fs fsid, just create a private copy of the
6887          * respective fs_devices and anchor it at fs_info->fs_devices->seed_list
6888          */
6889         fs_devices = clone_fs_devices(fs_devices);
6890         if (IS_ERR(fs_devices))
6891                 return fs_devices;
6892
6893         ret = open_fs_devices(fs_devices, BLK_OPEN_READ, fs_info->bdev_holder);
6894         if (ret) {
6895                 free_fs_devices(fs_devices);
6896                 return ERR_PTR(ret);
6897         }
6898
6899         if (!fs_devices->seeding) {
6900                 close_fs_devices(fs_devices);
6901                 free_fs_devices(fs_devices);
6902                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6903         }
6904
6905         list_add(&fs_devices->seed_list, &fs_info->fs_devices->seed_list);
6906
6907         return fs_devices;
6908 }
6909
6910 static int read_one_dev(struct extent_buffer *leaf,
6911                         struct btrfs_dev_item *dev_item)
6912 {
6913         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
6914         struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
6915         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
6916         struct btrfs_device *device;
6917         u64 devid;
6918         int ret;
6919         u8 fs_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
6920         u8 dev_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
6921
6922         devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
6923         args.devid = devid;
6924         read_extent_buffer(leaf, dev_uuid, btrfs_device_uuid(dev_item),
6925                            BTRFS_UUID_SIZE);
6926         read_extent_buffer(leaf, fs_uuid, btrfs_device_fsid(dev_item),
6927                            BTRFS_FSID_SIZE);
6928         args.uuid = dev_uuid;
6929         args.fsid = fs_uuid;
6930
6931         if (memcmp(fs_uuid, fs_devices->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE)) {
6932                 fs_devices = open_seed_devices(fs_info, fs_uuid);
6933                 if (IS_ERR(fs_devices))
6934                         return PTR_ERR(fs_devices);
6935         }
6936
6937         device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
6938         if (!device) {
6939                 if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
6940                         btrfs_report_missing_device(fs_info, devid,
6941                                                         dev_uuid, true);
6942                         return -ENOENT;
6943                 }
6944
6945                 device = add_missing_dev(fs_devices, devid, dev_uuid);
6946                 if (IS_ERR(device)) {
6947                         btrfs_err(fs_info,
6948                                 "failed to add missing dev %llu: %ld",
6949                                 devid, PTR_ERR(device));
6950                         return PTR_ERR(device);
6951                 }
6952                 btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, dev_uuid, false);
6953         } else {
6954                 if (!device->bdev) {
6955                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
6956                                 btrfs_report_missing_device(fs_info,
6957                                                 devid, dev_uuid, true);
6958                                 return -ENOENT;
6959                         }
6960                         btrfs_report_missing_device(fs_info, devid,
6961                                                         dev_uuid, false);
6962                 }
6963
6964                 if (!device->bdev &&
6965                     !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
6966                         /*
6967                          * this happens when a device that was properly setup
6968                          * in the device info lists suddenly goes bad.
6969                          * device->bdev is NULL, and so we have to set
6970                          * device->missing to one here
6971                          */
6972                         device->fs_devices->missing_devices++;
6973                         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
6974                 }
6975
6976                 /* Move the device to its own fs_devices */
6977                 if (device->fs_devices != fs_devices) {
6978                         ASSERT(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
6979                                                         &device->dev_state));
6980
6981                         list_move(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
6982                         device->fs_devices->num_devices--;
6983                         fs_devices->num_devices++;
6984
6985                         device->fs_devices->missing_devices--;
6986                         fs_devices->missing_devices++;
6987
6988                         device->fs_devices = fs_devices;
6989                 }
6990         }
6991
6992         if (device->fs_devices != fs_info->fs_devices) {
6993                 BUG_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state));
6994                 if (device->generation !=
6995                     btrfs_device_generation(leaf, dev_item))
6996                         return -EINVAL;
6997         }
6998
6999         fill_device_from_item(leaf, dev_item, device);
7000         if (device->bdev) {
7001                 u64 max_total_bytes = bdev_nr_bytes(device->bdev);
7002
7003                 if (device->total_bytes > max_total_bytes) {
7004                         btrfs_err(fs_info,
7005                         "device total_bytes should be at most %llu but found %llu",
7006                                   max_total_bytes, device->total_bytes);
7007                         return -EINVAL;
7008                 }
7009         }
7010         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
7011         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
7012            !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
7013                 device->fs_devices->total_rw_bytes += device->total_bytes;
7014                 atomic64_add(device->total_bytes - device->bytes_used,
7015                                 &fs_info->free_chunk_space);
7016         }
7017         ret = 0;
7018         return ret;
7019 }
7020
7021 int btrfs_read_sys_array(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7022 {
7023         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
7024         struct extent_buffer *sb;
7025         struct btrfs_disk_key *disk_key;
7026         struct btrfs_chunk *chunk;
7027         u8 *array_ptr;
7028         unsigned long sb_array_offset;
7029         int ret = 0;
7030         u32 num_stripes;
7031         u32 array_size;
7032         u32 len = 0;
7033         u32 cur_offset;
7034         u64 type;
7035         struct btrfs_key key;
7036
7037         ASSERT(BTRFS_SUPER_INFO_SIZE <= fs_info->nodesize);
7038
7039         /*
7040          * We allocated a dummy extent, just to use extent buffer accessors.
7041          * There will be unused space after BTRFS_SUPER_INFO_SIZE, but
7042          * that's fine, we will not go beyond system chunk array anyway.
7043          */
7044         sb = alloc_dummy_extent_buffer(fs_info, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
7045         if (!sb)
7046                 return -ENOMEM;
7047         set_extent_buffer_uptodate(sb);
7048
7049         write_extent_buffer(sb, super_copy, 0, BTRFS_SUPER_INFO_SIZE);
7050         array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
7051
7052         array_ptr = super_copy->sys_chunk_array;
7053         sb_array_offset = offsetof(struct btrfs_super_block, sys_chunk_array);
7054         cur_offset = 0;
7055
7056         while (cur_offset < array_size) {
7057                 disk_key = (struct btrfs_disk_key *)array_ptr;
7058                 len = sizeof(*disk_key);
7059                 if (cur_offset + len > array_size)
7060                         goto out_short_read;
7061
7062                 btrfs_disk_key_to_cpu(&key, disk_key);
7063
7064                 array_ptr += len;
7065                 sb_array_offset += len;
7066                 cur_offset += len;
7067
7068                 if (key.type != BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
7069                         btrfs_err(fs_info,
7070                             "unexpected item type %u in sys_array at offset %u",
7071                                   (u32)key.type, cur_offset);
7072                         ret = -EIO;
7073                         break;
7074                 }
7075
7076                 chunk = (struct btrfs_chunk *)sb_array_offset;
7077                 /*
7078                  * At least one btrfs_chunk with one stripe must be present,
7079                  * exact stripe count check comes afterwards
7080                  */
7081                 len = btrfs_chunk_item_size(1);
7082                 if (cur_offset + len > array_size)
7083                         goto out_short_read;
7084
7085                 num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(sb, chunk);
7086                 if (!num_stripes) {
7087                         btrfs_err(fs_info,
7088                         "invalid number of stripes %u in sys_array at offset %u",
7089                                   num_stripes, cur_offset);
7090                         ret = -EIO;
7091                         break;
7092                 }
7093
7094                 type = btrfs_chunk_type(sb, chunk);
7095                 if ((type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) == 0) {
7096                         btrfs_err(fs_info,
7097                         "invalid chunk type %llu in sys_array at offset %u",
7098                                   type, cur_offset);
7099                         ret = -EIO;
7100                         break;
7101                 }
7102
7103                 len = btrfs_chunk_item_size(num_stripes);
7104                 if (cur_offset + len > array_size)
7105                         goto out_short_read;
7106
7107                 ret = read_one_chunk(&key, sb, chunk);
7108                 if (ret)
7109                         break;
7110
7111                 array_ptr += len;
7112                 sb_array_offset += len;
7113                 cur_offset += len;
7114         }
7115         clear_extent_buffer_uptodate(sb);
7116         free_extent_buffer_stale(sb);
7117         return ret;
7118
7119 out_short_read:
7120         btrfs_err(fs_info, "sys_array too short to read %u bytes at offset %u",
7121                         len, cur_offset);
7122         clear_extent_buffer_uptodate(sb);
7123         free_extent_buffer_stale(sb);
7124         return -EIO;
7125 }
7126
7127 /*
7128  * Check if all chunks in the fs are OK for read-write degraded mount
7129  *
7130  * If the @failing_dev is specified, it's accounted as missing.
7131  *
7132  * Return true if all chunks meet the minimal RW mount requirements.
7133  * Return false if any chunk doesn't meet the minimal RW mount requirements.
7134  */
7135 bool btrfs_check_rw_degradable(struct btrfs_fs_info *fs_info,
7136                                         struct btrfs_device *failing_dev)
7137 {
7138         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
7139         struct extent_map *em;
7140         u64 next_start = 0;
7141         bool ret = true;
7142
7143         read_lock(&map_tree->lock);
7144         em = lookup_extent_mapping(map_tree, 0, (u64)-1);
7145         read_unlock(&map_tree->lock);
7146         /* No chunk at all? Return false anyway */
7147         if (!em) {
7148                 ret = false;
7149                 goto out;
7150         }
7151         while (em) {
7152                 struct map_lookup *map;
7153                 int missing = 0;
7154                 int max_tolerated;
7155                 int i;
7156
7157                 map = em->map_lookup;
7158                 max_tolerated =
7159                         btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(
7160                                         map->type);
7161                 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
7162                         struct btrfs_device *dev = map->stripes[i].dev;
7163
7164                         if (!dev || !dev->bdev ||
7165                             test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &dev->dev_state) ||
7166                             dev->last_flush_error)
7167                                 missing++;
7168                         else if (failing_dev && failing_dev == dev)
7169                                 missing++;
7170                 }
7171                 if (missing > max_tolerated) {
7172                         if (!failing_dev)
7173                                 btrfs_warn(fs_info,
7174         "chunk %llu missing %d devices, max tolerance is %d for writable mount",
7175                                    em->start, missing, max_tolerated);
7176                         free_extent_map(em);
7177                         ret = false;
7178                         goto out;
7179                 }
7180                 next_start = extent_map_end(em);
7181                 free_extent_map(em);
7182
7183                 read_lock(&map_tree->lock);
7184                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, next_start,
7185                                            (u64)(-1) - next_start);
7186                 read_unlock(&map_tree->lock);
7187         }
7188 out:
7189         return ret;
7190 }
7191
7192 static void readahead_tree_node_children(struct extent_buffer *node)
7193 {
7194         int i;
7195         const int nr_items = btrfs_header_nritems(node);
7196
7197         for (i = 0; i < nr_items; i++)
7198                 btrfs_readahead_node_child(node, i);
7199 }
7200
7201 int btrfs_read_chunk_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7202 {
7203         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
7204         struct btrfs_path *path;
7205         struct extent_buffer *leaf;
7206         struct btrfs_key key;
7207         struct btrfs_key found_key;
7208         int ret;
7209         int slot;
7210         int iter_ret = 0;
7211         u64 total_dev = 0;
7212         u64 last_ra_node = 0;
7213
7214         path = btrfs_alloc_path();
7215         if (!path)
7216                 return -ENOMEM;
7217
7218         /*
7219          * uuid_mutex is needed only if we are mounting a sprout FS
7220          * otherwise we don't need it.
7221          */
7222         mutex_lock(&uuid_mutex);
7223
7224         /*
7225          * It is possible for mount and umount to race in such a way that
7226          * we execute this code path, but open_fs_devices failed to clear
7227          * total_rw_bytes. We certainly want it cleared before reading the
7228          * device items, so clear it here.
7229          */
7230         fs_info->fs_devices->total_rw_bytes = 0;
7231
7232         /*
7233          * Lockdep complains about possible circular locking dependency between
7234          * a disk's open_mutex (struct gendisk.open_mutex), the rw semaphores
7235          * used for freeze procection of a fs (struct super_block.s_writers),
7236          * which we take when starting a transaction, and extent buffers of the
7237          * chunk tree if we call read_one_dev() while holding a lock on an
7238          * extent buffer of the chunk tree. Since we are mounting the filesystem
7239          * and at this point there can't be any concurrent task modifying the
7240          * chunk tree, to keep it simple, just skip locking on the chunk tree.
7241          */
7242         ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags));
7243         path->skip_locking = 1;
7244
7245         /*
7246          * Read all device items, and then all the chunk items. All
7247          * device items are found before any chunk item (their object id
7248          * is smaller than the lowest possible object id for a chunk
7249          * item - BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID).
7250          */
7251         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
7252         key.offset = 0;
7253         key.type = 0;
7254         btrfs_for_each_slot(root, &key, &found_key, path, iter_ret) {
7255                 struct extent_buffer *node = path->nodes[1];
7256
7257                 leaf = path->nodes[0];
7258                 slot = path->slots[0];
7259
7260                 if (node) {
7261                         if (last_ra_node != node->start) {
7262                                 readahead_tree_node_children(node);
7263                                 last_ra_node = node->start;
7264                         }
7265                 }
7266                 if (found_key.type == BTRFS_DEV_ITEM_KEY) {
7267                         struct btrfs_dev_item *dev_item;
7268                         dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, slot,
7269                                                   struct btrfs_dev_item);
7270                         ret = read_one_dev(leaf, dev_item);
7271                         if (ret)
7272                                 goto error;
7273                         total_dev++;
7274                 } else if (found_key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
7275                         struct btrfs_chunk *chunk;
7276
7277                         /*
7278                          * We are only called at mount time, so no need to take
7279                          * fs_info->chunk_mutex. Plus, to avoid lockdep warnings,
7280                          * we always lock first fs_info->chunk_mutex before
7281                          * acquiring any locks on the chunk tree. This is a
7282                          * requirement for chunk allocation, see the comment on
7283                          * top of btrfs_chunk_alloc() for details.
7284                          */
7285                         chunk = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_chunk);
7286                         ret = read_one_chunk(&found_key, leaf, chunk);
7287                         if (ret)
7288                                 goto error;
7289                 }
7290         }
7291         /* Catch error found during iteration */
7292         if (iter_ret < 0) {
7293                 ret = iter_ret;
7294                 goto error;
7295         }
7296
7297         /*
7298          * After loading chunk tree, we've got all device information,
7299          * do another round of validation checks.
7300          */
7301         if (total_dev != fs_info->fs_devices->total_devices) {
7302                 btrfs_warn(fs_info,
7303 "super block num_devices %llu mismatch with DEV_ITEM count %llu, will be repaired on next transaction commit",
7304                           btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy),
7305                           total_dev);
7306                 fs_info->fs_devices->total_devices = total_dev;
7307                 btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy, total_dev);
7308         }
7309         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <
7310             fs_info->fs_devices->total_rw_bytes) {
7311                 btrfs_err(fs_info,
7312         "super_total_bytes %llu mismatch with fs_devices total_rw_bytes %llu",
7313                           btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy),
7314                           fs_info->fs_devices->total_rw_bytes);
7315                 ret = -EINVAL;
7316                 goto error;
7317         }
7318         ret = 0;
7319 error:
7320         mutex_unlock(&uuid_mutex);
7321
7322         btrfs_free_path(path);
7323         return ret;
7324 }
7325
7326 int btrfs_init_devices_late(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7327 {
7328         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices, *seed_devs;
7329         struct btrfs_device *device;
7330         int ret = 0;
7331
7332         fs_devices->fs_info = fs_info;
7333
7334         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7335         list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list)
7336                 device->fs_info = fs_info;
7337
7338         list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
7339                 list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
7340                         device->fs_info = fs_info;
7341                         ret = btrfs_get_dev_zone_info(device, false);
7342                         if (ret)
7343                                 break;
7344                 }
7345
7346                 seed_devs->fs_info = fs_info;
7347         }
7348         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7349
7350         return ret;
7351 }
7352
7353 static u64 btrfs_dev_stats_value(const struct extent_buffer *eb,
7354                                  const struct btrfs_dev_stats_item *ptr,
7355                                  int index)
7356 {
7357         u64 val;
7358
7359         read_extent_buffer(eb, &val,
7360                            offsetof(struct btrfs_dev_stats_item, values) +
7361                             ((unsigned long)ptr) + (index * sizeof(u64)),
7362                            sizeof(val));
7363         return val;
7364 }
7365
7366 static void btrfs_set_dev_stats_value(struct extent_buffer *eb,
7367                                       struct btrfs_dev_stats_item *ptr,
7368                                       int index, u64 val)
7369 {
7370         write_extent_buffer(eb, &val,
7371                             offsetof(struct btrfs_dev_stats_item, values) +
7372                              ((unsigned long)ptr) + (index * sizeof(u64)),
7373                             sizeof(val));
7374 }
7375
7376 static int btrfs_device_init_dev_stats(struct btrfs_device *device,
7377                                        struct btrfs_path *path)
7378 {
7379         struct btrfs_dev_stats_item *ptr;
7380         struct extent_buffer *eb;
7381         struct btrfs_key key;
7382         int item_size;
7383         int i, ret, slot;
7384
7385         if (!device->fs_info->dev_root)
7386                 return 0;
7387
7388         key.objectid = BTRFS_DEV_STATS_OBJECTID;
7389         key.type = BTRFS_PERSISTENT_ITEM_KEY;
7390         key.offset = device->devid;
7391         ret = btrfs_search_slot(NULL, device->fs_info->dev_root, &key, path, 0, 0);
7392         if (ret) {
7393                 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7394                         btrfs_dev_stat_set(device, i, 0);
7395                 device->dev_stats_valid = 1;
7396                 btrfs_release_path(path);
7397                 return ret < 0 ? ret : 0;
7398         }
7399         slot = path->slots[0];
7400         eb = path->nodes[0];
7401         item_size = btrfs_item_size(eb, slot);
7402
7403         ptr = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_dev_stats_item);
7404
7405         for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++) {
7406                 if (item_size >= (1 + i) * sizeof(__le64))
7407                         btrfs_dev_stat_set(device, i,
7408                                            btrfs_dev_stats_value(eb, ptr, i));
7409                 else
7410                         btrfs_dev_stat_set(device, i, 0);
7411         }
7412
7413         device->dev_stats_valid = 1;
7414         btrfs_dev_stat_print_on_load(device);
7415         btrfs_release_path(path);
7416
7417         return 0;
7418 }
7419
7420 int btrfs_init_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7421 {
7422         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices, *seed_devs;
7423         struct btrfs_device *device;
7424         struct btrfs_path *path = NULL;
7425         int ret = 0;
7426
7427         path = btrfs_alloc_path();
7428         if (!path)
7429                 return -ENOMEM;
7430
7431         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7432         list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
7433                 ret = btrfs_device_init_dev_stats(device, path);
7434                 if (ret)
7435                         goto out;
7436         }
7437         list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
7438                 list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
7439                         ret = btrfs_device_init_dev_stats(device, path);
7440                         if (ret)
7441                                 goto out;
7442                 }
7443         }
7444 out:
7445         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7446
7447         btrfs_free_path(path);
7448         return ret;
7449 }
7450
7451 static int update_dev_stat_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
7452                                 struct btrfs_device *device)
7453 {
7454         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
7455         struct btrfs_root *dev_root = fs_info->dev_root;
7456         struct btrfs_path *path;
7457         struct btrfs_key key;
7458         struct extent_buffer *eb;
7459         struct btrfs_dev_stats_item *ptr;
7460         int ret;
7461         int i;
7462
7463         key.objectid = BTRFS_DEV_STATS_OBJECTID;
7464         key.type = BTRFS_PERSISTENT_ITEM_KEY;
7465         key.offset = device->devid;
7466
7467         path = btrfs_alloc_path();
7468         if (!path)
7469                 return -ENOMEM;
7470         ret = btrfs_search_slot(trans, dev_root, &key, path, -1, 1);
7471         if (ret < 0) {
7472                 btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
7473                         "error %d while searching for dev_stats item for device %s",
7474                                   ret, btrfs_dev_name(device));
7475                 goto out;
7476         }
7477
7478         if (ret == 0 &&
7479             btrfs_item_size(path->nodes[0], path->slots[0]) < sizeof(*ptr)) {
7480                 /* need to delete old one and insert a new one */
7481                 ret = btrfs_del_item(trans, dev_root, path);
7482                 if (ret != 0) {
7483                         btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
7484                                 "delete too small dev_stats item for device %s failed %d",
7485                                           btrfs_dev_name(device), ret);
7486                         goto out;
7487                 }
7488                 ret = 1;
7489         }
7490
7491         if (ret == 1) {
7492                 /* need to insert a new item */
7493                 btrfs_release_path(path);
7494                 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, dev_root, path,
7495                                               &key, sizeof(*ptr));
7496                 if (ret < 0) {
7497                         btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
7498                                 "insert dev_stats item for device %s failed %d",
7499                                 btrfs_dev_name(device), ret);
7500                         goto out;
7501                 }
7502         }
7503
7504         eb = path->nodes[0];
7505         ptr = btrfs_item_ptr(eb, path->slots[0], struct btrfs_dev_stats_item);
7506         for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7507                 btrfs_set_dev_stats_value(eb, ptr, i,
7508                                           btrfs_dev_stat_read(device, i));
7509         btrfs_mark_buffer_dirty(eb);
7510
7511 out:
7512         btrfs_free_path(path);
7513         return ret;
7514 }
7515
7516 /*
7517  * called from commit_transaction. Writes all changed device stats to disk.
7518  */
7519 int btrfs_run_dev_stats(struct btrfs_trans_handle *trans)
7520 {
7521         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
7522         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
7523         struct btrfs_device *device;
7524         int stats_cnt;
7525         int ret = 0;
7526
7527         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7528         list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
7529                 stats_cnt = atomic_read(&device->dev_stats_ccnt);
7530                 if (!device->dev_stats_valid || stats_cnt == 0)
7531                         continue;
7532
7533
7534                 /*
7535                  * There is a LOAD-LOAD control dependency between the value of
7536                  * dev_stats_ccnt and updating the on-disk values which requires
7537                  * reading the in-memory counters. Such control dependencies
7538                  * require explicit read memory barriers.
7539                  *
7540                  * This memory barriers pairs with smp_mb__before_atomic in
7541                  * btrfs_dev_stat_inc/btrfs_dev_stat_set and with the full
7542                  * barrier implied by atomic_xchg in
7543                  * btrfs_dev_stats_read_and_reset
7544                  */
7545                 smp_rmb();
7546
7547                 ret = update_dev_stat_item(trans, device);
7548                 if (!ret)
7549                         atomic_sub(stats_cnt, &device->dev_stats_ccnt);
7550         }
7551         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7552
7553         return ret;
7554 }
7555
7556 void btrfs_dev_stat_inc_and_print(struct btrfs_device *dev, int index)
7557 {
7558         btrfs_dev_stat_inc(dev, index);
7559
7560         if (!dev->dev_stats_valid)
7561                 return;
7562         btrfs_err_rl_in_rcu(dev->fs_info,
7563                 "bdev %s errs: wr %u, rd %u, flush %u, corrupt %u, gen %u",
7564                            btrfs_dev_name(dev),
7565                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS),
7566                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS),
7567                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS),
7568                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_CORRUPTION_ERRS),
7569                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_GENERATION_ERRS));
7570 }
7571
7572 static void btrfs_dev_stat_print_on_load(struct btrfs_device *dev)
7573 {
7574         int i;
7575
7576         for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7577                 if (btrfs_dev_stat_read(dev, i) != 0)
7578                         break;
7579         if (i == BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX)
7580                 return; /* all values == 0, suppress message */
7581
7582         btrfs_info_in_rcu(dev->fs_info,
7583                 "bdev %s errs: wr %u, rd %u, flush %u, corrupt %u, gen %u",
7584                btrfs_dev_name(dev),
7585                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS),
7586                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS),
7587                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS),
7588                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_CORRUPTION_ERRS),
7589                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_GENERATION_ERRS));
7590 }
7591
7592 int btrfs_get_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info,
7593                         struct btrfs_ioctl_get_dev_stats *stats)
7594 {
7595         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
7596         struct btrfs_device *dev;
7597         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
7598         int i;
7599
7600         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7601         args.devid = stats->devid;
7602         dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
7603         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7604
7605         if (!dev) {
7606                 btrfs_warn(fs_info, "get dev_stats failed, device not found");
7607                 return -ENODEV;
7608         } else if (!dev->dev_stats_valid) {
7609                 btrfs_warn(fs_info, "get dev_stats failed, not yet valid");
7610                 return -ENODEV;
7611         } else if (stats->flags & BTRFS_DEV_STATS_RESET) {
7612                 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++) {
7613                         if (stats->nr_items > i)
7614                                 stats->values[i] =
7615                                         btrfs_dev_stat_read_and_reset(dev, i);
7616                         else
7617                                 btrfs_dev_stat_set(dev, i, 0);
7618                 }
7619                 btrfs_info(fs_info, "device stats zeroed by %s (%d)",
7620                            current->comm, task_pid_nr(current));
7621         } else {
7622                 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7623                         if (stats->nr_items > i)
7624                                 stats->values[i] = btrfs_dev_stat_read(dev, i);
7625         }
7626         if (stats->nr_items > BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX)
7627                 stats->nr_items = BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX;
7628         return 0;
7629 }
7630
7631 /*
7632  * Update the size and bytes used for each device where it changed.  This is
7633  * delayed since we would otherwise get errors while writing out the
7634  * superblocks.
7635  *
7636  * Must be invoked during transaction commit.
7637  */
7638 void btrfs_commit_device_sizes(struct btrfs_transaction *trans)
7639 {
7640         struct btrfs_device *curr, *next;
7641
7642         ASSERT(trans->state == TRANS_STATE_COMMIT_DOING);
7643
7644         if (list_empty(&trans->dev_update_list))
7645                 return;
7646
7647         /*
7648          * We don't need the device_list_mutex here.  This list is owned by the
7649          * transaction and the transaction must complete before the device is
7650          * released.
7651          */
7652         mutex_lock(&trans->fs_info->chunk_mutex);
7653         list_for_each_entry_safe(curr, next, &trans->dev_update_list,
7654                                  post_commit_list) {
7655                 list_del_init(&curr->post_commit_list);
7656                 curr->commit_total_bytes = curr->disk_total_bytes;
7657                 curr->commit_bytes_used = curr->bytes_used;
7658         }
7659         mutex_unlock(&trans->fs_info->chunk_mutex);
7660 }
7661
7662 /*
7663  * Multiplicity factor for simple profiles: DUP, RAID1-like and RAID10.
7664  */
7665 int btrfs_bg_type_to_factor(u64 flags)
7666 {
7667         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(flags);
7668
7669         return btrfs_raid_array[index].ncopies;
7670 }
7671
7672
7673
7674 static int verify_one_dev_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info,
7675                                  u64 chunk_offset, u64 devid,
7676                                  u64 physical_offset, u64 physical_len)
7677 {
7678         struct btrfs_dev_lookup_args args = { .devid = devid };
7679         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
7680         struct extent_map *em;
7681         struct map_lookup *map;
7682         struct btrfs_device *dev;
7683         u64 stripe_len;
7684         bool found = false;
7685         int ret = 0;
7686         int i;
7687
7688         read_lock(&em_tree->lock);
7689         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
7690         read_unlock(&em_tree->lock);
7691
7692         if (!em) {
7693                 btrfs_err(fs_info,
7694 "dev extent physical offset %llu on devid %llu doesn't have corresponding chunk",
7695                           physical_offset, devid);
7696                 ret = -EUCLEAN;
7697                 goto out;
7698         }
7699
7700         map = em->map_lookup;
7701         stripe_len = btrfs_calc_stripe_length(em);
7702         if (physical_len != stripe_len) {
7703                 btrfs_err(fs_info,
7704 "dev extent physical offset %llu on devid %llu length doesn't match chunk %llu, have %llu expect %llu",
7705                           physical_offset, devid, em->start, physical_len,
7706                           stripe_len);
7707                 ret = -EUCLEAN;
7708                 goto out;
7709         }
7710
7711         /*
7712          * Very old mkfs.btrfs (before v4.1) will not respect the reserved
7713          * space. Although kernel can handle it without problem, better to warn
7714          * the users.
7715          */
7716         if (physical_offset < BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED)
7717                 btrfs_warn(fs_info,
7718                 "devid %llu physical %llu len %llu inside the reserved space",
7719                            devid, physical_offset, physical_len);
7720
7721         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
7722                 if (map->stripes[i].dev->devid == devid &&
7723                     map->stripes[i].physical == physical_offset) {
7724                         found = true;
7725                         if (map->verified_stripes >= map->num_stripes) {
7726                                 btrfs_err(fs_info,
7727                                 "too many dev extents for chunk %llu found",
7728                                           em->start);
7729                                 ret = -EUCLEAN;
7730                                 goto out;
7731                         }
7732                         map->verified_stripes++;
7733                         break;
7734                 }
7735         }
7736         if (!found) {
7737                 btrfs_err(fs_info,
7738         "dev extent physical offset %llu devid %llu has no corresponding chunk",
7739                         physical_offset, devid);
7740                 ret = -EUCLEAN;
7741         }
7742
7743         /* Make sure no dev extent is beyond device boundary */
7744         dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
7745         if (!dev) {
7746                 btrfs_err(fs_info, "failed to find devid %llu", devid);
7747                 ret = -EUCLEAN;
7748                 goto out;
7749         }
7750
7751         if (physical_offset + physical_len > dev->disk_total_bytes) {
7752                 btrfs_err(fs_info,
7753 "dev extent devid %llu physical offset %llu len %llu is beyond device boundary %llu",
7754                           devid, physical_offset, physical_len,
7755                           dev->disk_total_bytes);
7756                 ret = -EUCLEAN;
7757                 goto out;
7758         }
7759
7760         if (dev->zone_info) {
7761                 u64 zone_size = dev->zone_info->zone_size;
7762
7763                 if (!IS_ALIGNED(physical_offset, zone_size) ||
7764                     !IS_ALIGNED(physical_len, zone_size)) {
7765                         btrfs_err(fs_info,
7766 "zoned: dev extent devid %llu physical offset %llu len %llu is not aligned to device zone",
7767                                   devid, physical_offset, physical_len);
7768                         ret = -EUCLEAN;
7769                         goto out;
7770                 }
7771         }
7772
7773 out:
7774         free_extent_map(em);
7775         return ret;
7776 }
7777
7778 static int verify_chunk_dev_extent_mapping(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7779 {
7780         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
7781         struct extent_map *em;
7782         struct rb_node *node;
7783         int ret = 0;
7784
7785         read_lock(&em_tree->lock);
7786         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
7787                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
7788                 if (em->map_lookup->num_stripes !=
7789                     em->map_lookup->verified_stripes) {
7790                         btrfs_err(fs_info,
7791                         "chunk %llu has missing dev extent, have %d expect %d",
7792                                   em->start, em->map_lookup->verified_stripes,
7793                                   em->map_lookup->num_stripes);
7794                         ret = -EUCLEAN;
7795                         goto out;
7796                 }
7797         }
7798 out:
7799         read_unlock(&em_tree->lock);
7800         return ret;
7801 }
7802
7803 /*
7804  * Ensure that all dev extents are mapped to correct chunk, otherwise
7805  * later chunk allocation/free would cause unexpected behavior.
7806  *
7807  * NOTE: This will iterate through the whole device tree, which should be of
7808  * the same size level as the chunk tree.  This slightly increases mount time.
7809  */
7810 int btrfs_verify_dev_extents(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7811 {
7812         struct btrfs_path *path;
7813         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
7814         struct btrfs_key key;
7815         u64 prev_devid = 0;
7816         u64 prev_dev_ext_end = 0;
7817         int ret = 0;
7818
7819         /*
7820          * We don't have a dev_root because we mounted with ignorebadroots and
7821          * failed to load the root, so we want to skip the verification in this
7822          * case for sure.
7823          *
7824          * However if the dev root is fine, but the tree itself is corrupted
7825          * we'd still fail to mount.  This verification is only to make sure
7826          * writes can happen safely, so instead just bypass this check
7827          * completely in the case of IGNOREBADROOTS.
7828          */
7829         if (btrfs_test_opt(fs_info, IGNOREBADROOTS))
7830                 return 0;
7831
7832         key.objectid = 1;
7833         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
7834         key.offset = 0;
7835
7836         path = btrfs_alloc_path();
7837         if (!path)
7838                 return -ENOMEM;
7839
7840         path->reada = READA_FORWARD;
7841         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
7842         if (ret < 0)
7843                 goto out;
7844
7845         if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(path->nodes[0])) {
7846                 ret = btrfs_next_leaf(root, path);
7847                 if (ret < 0)
7848                         goto out;
7849                 /* No dev extents at all? Not good */
7850                 if (ret > 0) {
7851                         ret = -EUCLEAN;
7852                         goto out;
7853                 }
7854         }
7855         while (1) {
7856                 struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
7857                 struct btrfs_dev_extent *dext;
7858                 int slot = path->slots[0];
7859                 u64 chunk_offset;
7860                 u64 physical_offset;
7861                 u64 physical_len;
7862                 u64 devid;
7863
7864                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
7865                 if (key.type != BTRFS_DEV_EXTENT_KEY)
7866                         break;
7867                 devid = key.objectid;
7868                 physical_offset = key.offset;
7869
7870                 dext = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_dev_extent);
7871                 chunk_offset = btrfs_dev_extent_chunk_offset(leaf, dext);
7872                 physical_len = btrfs_dev_extent_length(leaf, dext);
7873
7874                 /* Check if this dev extent overlaps with the previous one */
7875                 if (devid == prev_devid && physical_offset < prev_dev_ext_end) {
7876                         btrfs_err(fs_info,
7877 "dev extent devid %llu physical offset %llu overlap with previous dev extent end %llu",
7878                                   devid, physical_offset, prev_dev_ext_end);
7879                         ret = -EUCLEAN;
7880                         goto out;
7881                 }
7882
7883                 ret = verify_one_dev_extent(fs_info, chunk_offset, devid,
7884                                             physical_offset, physical_len);
7885                 if (ret < 0)
7886                         goto out;
7887                 prev_devid = devid;
7888                 prev_dev_ext_end = physical_offset + physical_len;
7889
7890                 ret = btrfs_next_item(root, path);
7891                 if (ret < 0)
7892                         goto out;
7893                 if (ret > 0) {
7894                         ret = 0;
7895                         break;
7896                 }
7897         }
7898
7899         /* Ensure all chunks have corresponding dev extents */
7900         ret = verify_chunk_dev_extent_mapping(fs_info);
7901 out:
7902         btrfs_free_path(path);
7903         return ret;
7904 }
7905
7906 /*
7907  * Check whether the given block group or device is pinned by any inode being
7908  * used as a swapfile.
7909  */
7910 bool btrfs_pinned_by_swapfile(struct btrfs_fs_info *fs_info, void *ptr)
7911 {
7912         struct btrfs_swapfile_pin *sp;
7913         struct rb_node *node;
7914
7915         spin_lock(&fs_info->swapfile_pins_lock);
7916         node = fs_info->swapfile_pins.rb_node;
7917         while (node) {
7918                 sp = rb_entry(node, struct btrfs_swapfile_pin, node);
7919                 if (ptr < sp->ptr)
7920                         node = node->rb_left;
7921                 else if (ptr > sp->ptr)
7922                         node = node->rb_right;
7923                 else
7924                         break;
7925         }
7926         spin_unlock(&fs_info->swapfile_pins_lock);
7927         return node != NULL;
7928 }
7929
7930 static int relocating_repair_kthread(void *data)
7931 {
7932         struct btrfs_block_group *cache = data;
7933         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
7934         u64 target;
7935         int ret = 0;
7936
7937         target = cache->start;
7938         btrfs_put_block_group(cache);
7939
7940         sb_start_write(fs_info->sb);
7941         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
7942                 btrfs_info(fs_info,
7943                            "zoned: skip relocating block group %llu to repair: EBUSY",
7944                            target);
7945                 sb_end_write(fs_info->sb);
7946                 return -EBUSY;
7947         }
7948
7949         mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
7950
7951         /* Ensure block group still exists */
7952         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, target);
7953         if (!cache)
7954                 goto out;
7955
7956         if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR, &cache->runtime_flags))
7957                 goto out;
7958
7959         ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info, target);
7960         if (ret < 0)
7961                 goto out;
7962
7963         btrfs_info(fs_info,
7964                    "zoned: relocating block group %llu to repair IO failure",
7965                    target);
7966         ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, target);
7967
7968 out:
7969         if (cache)
7970                 btrfs_put_block_group(cache);
7971         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
7972         btrfs_exclop_finish(fs_info);
7973         sb_end_write(fs_info->sb);
7974
7975         return ret;
7976 }
7977
7978 bool btrfs_repair_one_zone(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical)
7979 {
7980         struct btrfs_block_group *cache;
7981
7982         if (!btrfs_is_zoned(fs_info))
7983                 return false;
7984
7985         /* Do not attempt to repair in degraded state */
7986         if (btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED))
7987                 return true;
7988
7989         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, logical);
7990         if (!cache)
7991                 return true;
7992
7993         if (test_and_set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR, &cache->runtime_flags)) {
7994                 btrfs_put_block_group(cache);
7995                 return true;
7996         }
7997
7998         kthread_run(relocating_repair_kthread, cache,
7999                     "btrfs-relocating-repair");
8000
8001         return true;
8002 }
8003
8004 static void map_raid56_repair_block(struct btrfs_io_context *bioc,
8005                                     struct btrfs_io_stripe *smap,
8006                                     u64 logical)
8007 {
8008         int data_stripes = nr_bioc_data_stripes(bioc);
8009         int i;
8010
8011         for (i = 0; i < data_stripes; i++) {
8012                 u64 stripe_start = bioc->full_stripe_logical +
8013                                    btrfs_stripe_nr_to_offset(i);
8014
8015                 if (logical >= stripe_start &&
8016                     logical < stripe_start + BTRFS_STRIPE_LEN)
8017                         break;
8018         }
8019         ASSERT(i < data_stripes);
8020         smap->dev = bioc->stripes[i].dev;
8021         smap->physical = bioc->stripes[i].physical +
8022                         ((logical - bioc->full_stripe_logical) &
8023                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK);
8024 }
8025
8026 /*
8027  * Map a repair write into a single device.
8028  *
8029  * A repair write is triggered by read time repair or scrub, which would only
8030  * update the contents of a single device.
8031  * Not update any other mirrors nor go through RMW path.
8032  *
8033  * Callers should ensure:
8034  *
8035  * - Call btrfs_bio_counter_inc_blocked() first
8036  * - The range does not cross stripe boundary
8037  * - Has a valid @mirror_num passed in.
8038  */
8039 int btrfs_map_repair_block(struct btrfs_fs_info *fs_info,
8040                            struct btrfs_io_stripe *smap, u64 logical,
8041                            u32 length, int mirror_num)
8042 {
8043         struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
8044         u64 map_length = length;
8045         int mirror_ret = mirror_num;
8046         int ret;
8047
8048         ASSERT(mirror_num > 0);
8049
8050         ret = btrfs_map_block(fs_info, BTRFS_MAP_WRITE, logical, &map_length,
8051                               &bioc, smap, &mirror_ret, true);
8052         if (ret < 0)
8053                 return ret;
8054
8055         /* The map range should not cross stripe boundary. */
8056         ASSERT(map_length >= length);
8057
8058         /* Already mapped to single stripe. */
8059         if (!bioc)
8060                 goto out;
8061
8062         /* Map the RAID56 multi-stripe writes to a single one. */
8063         if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
8064                 map_raid56_repair_block(bioc, smap, logical);
8065                 goto out;
8066         }
8067
8068         ASSERT(mirror_num <= bioc->num_stripes);
8069         smap->dev = bioc->stripes[mirror_num - 1].dev;
8070         smap->physical = bioc->stripes[mirror_num - 1].physical;
8071 out:
8072         btrfs_put_bioc(bioc);
8073         ASSERT(smap->dev);
8074         return 0;
8075 }