Merge tag 'for-5.19-rc3-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kdave...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / file.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #include <linux/fs.h>
7 #include <linux/pagemap.h>
8 #include <linux/time.h>
9 #include <linux/init.h>
10 #include <linux/string.h>
11 #include <linux/backing-dev.h>
12 #include <linux/falloc.h>
13 #include <linux/writeback.h>
14 #include <linux/compat.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/btrfs.h>
17 #include <linux/uio.h>
18 #include <linux/iversion.h>
19 #include <linux/fsverity.h>
20 #include "ctree.h"
21 #include "disk-io.h"
22 #include "transaction.h"
23 #include "btrfs_inode.h"
24 #include "print-tree.h"
25 #include "tree-log.h"
26 #include "locking.h"
27 #include "volumes.h"
28 #include "qgroup.h"
29 #include "compression.h"
30 #include "delalloc-space.h"
31 #include "reflink.h"
32 #include "subpage.h"
33
34 static struct kmem_cache *btrfs_inode_defrag_cachep;
35 /*
36  * when auto defrag is enabled we
37  * queue up these defrag structs to remember which
38  * inodes need defragging passes
39  */
40 struct inode_defrag {
41         struct rb_node rb_node;
42         /* objectid */
43         u64 ino;
44         /*
45          * transid where the defrag was added, we search for
46          * extents newer than this
47          */
48         u64 transid;
49
50         /* root objectid */
51         u64 root;
52
53         /*
54          * The extent size threshold for autodefrag.
55          *
56          * This value is different for compressed/non-compressed extents,
57          * thus needs to be passed from higher layer.
58          * (aka, inode_should_defrag())
59          */
60         u32 extent_thresh;
61 };
62
63 static int __compare_inode_defrag(struct inode_defrag *defrag1,
64                                   struct inode_defrag *defrag2)
65 {
66         if (defrag1->root > defrag2->root)
67                 return 1;
68         else if (defrag1->root < defrag2->root)
69                 return -1;
70         else if (defrag1->ino > defrag2->ino)
71                 return 1;
72         else if (defrag1->ino < defrag2->ino)
73                 return -1;
74         else
75                 return 0;
76 }
77
78 /* pop a record for an inode into the defrag tree.  The lock
79  * must be held already
80  *
81  * If you're inserting a record for an older transid than an
82  * existing record, the transid already in the tree is lowered
83  *
84  * If an existing record is found the defrag item you
85  * pass in is freed
86  */
87 static int __btrfs_add_inode_defrag(struct btrfs_inode *inode,
88                                     struct inode_defrag *defrag)
89 {
90         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
91         struct inode_defrag *entry;
92         struct rb_node **p;
93         struct rb_node *parent = NULL;
94         int ret;
95
96         p = &fs_info->defrag_inodes.rb_node;
97         while (*p) {
98                 parent = *p;
99                 entry = rb_entry(parent, struct inode_defrag, rb_node);
100
101                 ret = __compare_inode_defrag(defrag, entry);
102                 if (ret < 0)
103                         p = &parent->rb_left;
104                 else if (ret > 0)
105                         p = &parent->rb_right;
106                 else {
107                         /* if we're reinserting an entry for
108                          * an old defrag run, make sure to
109                          * lower the transid of our existing record
110                          */
111                         if (defrag->transid < entry->transid)
112                                 entry->transid = defrag->transid;
113                         entry->extent_thresh = min(defrag->extent_thresh,
114                                                    entry->extent_thresh);
115                         return -EEXIST;
116                 }
117         }
118         set_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &inode->runtime_flags);
119         rb_link_node(&defrag->rb_node, parent, p);
120         rb_insert_color(&defrag->rb_node, &fs_info->defrag_inodes);
121         return 0;
122 }
123
124 static inline int __need_auto_defrag(struct btrfs_fs_info *fs_info)
125 {
126         if (!btrfs_test_opt(fs_info, AUTO_DEFRAG))
127                 return 0;
128
129         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
130                 return 0;
131
132         return 1;
133 }
134
135 /*
136  * insert a defrag record for this inode if auto defrag is
137  * enabled
138  */
139 int btrfs_add_inode_defrag(struct btrfs_trans_handle *trans,
140                            struct btrfs_inode *inode, u32 extent_thresh)
141 {
142         struct btrfs_root *root = inode->root;
143         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
144         struct inode_defrag *defrag;
145         u64 transid;
146         int ret;
147
148         if (!__need_auto_defrag(fs_info))
149                 return 0;
150
151         if (test_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &inode->runtime_flags))
152                 return 0;
153
154         if (trans)
155                 transid = trans->transid;
156         else
157                 transid = inode->root->last_trans;
158
159         defrag = kmem_cache_zalloc(btrfs_inode_defrag_cachep, GFP_NOFS);
160         if (!defrag)
161                 return -ENOMEM;
162
163         defrag->ino = btrfs_ino(inode);
164         defrag->transid = transid;
165         defrag->root = root->root_key.objectid;
166         defrag->extent_thresh = extent_thresh;
167
168         spin_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
169         if (!test_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &inode->runtime_flags)) {
170                 /*
171                  * If we set IN_DEFRAG flag and evict the inode from memory,
172                  * and then re-read this inode, this new inode doesn't have
173                  * IN_DEFRAG flag. At the case, we may find the existed defrag.
174                  */
175                 ret = __btrfs_add_inode_defrag(inode, defrag);
176                 if (ret)
177                         kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
178         } else {
179                 kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
180         }
181         spin_unlock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
182         return 0;
183 }
184
185 /*
186  * pick the defragable inode that we want, if it doesn't exist, we will get
187  * the next one.
188  */
189 static struct inode_defrag *
190 btrfs_pick_defrag_inode(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 root, u64 ino)
191 {
192         struct inode_defrag *entry = NULL;
193         struct inode_defrag tmp;
194         struct rb_node *p;
195         struct rb_node *parent = NULL;
196         int ret;
197
198         tmp.ino = ino;
199         tmp.root = root;
200
201         spin_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
202         p = fs_info->defrag_inodes.rb_node;
203         while (p) {
204                 parent = p;
205                 entry = rb_entry(parent, struct inode_defrag, rb_node);
206
207                 ret = __compare_inode_defrag(&tmp, entry);
208                 if (ret < 0)
209                         p = parent->rb_left;
210                 else if (ret > 0)
211                         p = parent->rb_right;
212                 else
213                         goto out;
214         }
215
216         if (parent && __compare_inode_defrag(&tmp, entry) > 0) {
217                 parent = rb_next(parent);
218                 if (parent)
219                         entry = rb_entry(parent, struct inode_defrag, rb_node);
220                 else
221                         entry = NULL;
222         }
223 out:
224         if (entry)
225                 rb_erase(parent, &fs_info->defrag_inodes);
226         spin_unlock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
227         return entry;
228 }
229
230 void btrfs_cleanup_defrag_inodes(struct btrfs_fs_info *fs_info)
231 {
232         struct inode_defrag *defrag;
233         struct rb_node *node;
234
235         spin_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
236         node = rb_first(&fs_info->defrag_inodes);
237         while (node) {
238                 rb_erase(node, &fs_info->defrag_inodes);
239                 defrag = rb_entry(node, struct inode_defrag, rb_node);
240                 kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
241
242                 cond_resched_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
243
244                 node = rb_first(&fs_info->defrag_inodes);
245         }
246         spin_unlock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
247 }
248
249 #define BTRFS_DEFRAG_BATCH      1024
250
251 static int __btrfs_run_defrag_inode(struct btrfs_fs_info *fs_info,
252                                     struct inode_defrag *defrag)
253 {
254         struct btrfs_root *inode_root;
255         struct inode *inode;
256         struct btrfs_ioctl_defrag_range_args range;
257         int ret = 0;
258         u64 cur = 0;
259
260 again:
261         if (test_bit(BTRFS_FS_STATE_REMOUNTING, &fs_info->fs_state))
262                 goto cleanup;
263         if (!__need_auto_defrag(fs_info))
264                 goto cleanup;
265
266         /* get the inode */
267         inode_root = btrfs_get_fs_root(fs_info, defrag->root, true);
268         if (IS_ERR(inode_root)) {
269                 ret = PTR_ERR(inode_root);
270                 goto cleanup;
271         }
272
273         inode = btrfs_iget(fs_info->sb, defrag->ino, inode_root);
274         btrfs_put_root(inode_root);
275         if (IS_ERR(inode)) {
276                 ret = PTR_ERR(inode);
277                 goto cleanup;
278         }
279
280         if (cur >= i_size_read(inode)) {
281                 iput(inode);
282                 goto cleanup;
283         }
284
285         /* do a chunk of defrag */
286         clear_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
287         memset(&range, 0, sizeof(range));
288         range.len = (u64)-1;
289         range.start = cur;
290         range.extent_thresh = defrag->extent_thresh;
291
292         sb_start_write(fs_info->sb);
293         ret = btrfs_defrag_file(inode, NULL, &range, defrag->transid,
294                                        BTRFS_DEFRAG_BATCH);
295         sb_end_write(fs_info->sb);
296         iput(inode);
297
298         if (ret < 0)
299                 goto cleanup;
300
301         cur = max(cur + fs_info->sectorsize, range.start);
302         goto again;
303
304 cleanup:
305         kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
306         return ret;
307 }
308
309 /*
310  * run through the list of inodes in the FS that need
311  * defragging
312  */
313 int btrfs_run_defrag_inodes(struct btrfs_fs_info *fs_info)
314 {
315         struct inode_defrag *defrag;
316         u64 first_ino = 0;
317         u64 root_objectid = 0;
318
319         atomic_inc(&fs_info->defrag_running);
320         while (1) {
321                 /* Pause the auto defragger. */
322                 if (test_bit(BTRFS_FS_STATE_REMOUNTING,
323                              &fs_info->fs_state))
324                         break;
325
326                 if (!__need_auto_defrag(fs_info))
327                         break;
328
329                 /* find an inode to defrag */
330                 defrag = btrfs_pick_defrag_inode(fs_info, root_objectid,
331                                                  first_ino);
332                 if (!defrag) {
333                         if (root_objectid || first_ino) {
334                                 root_objectid = 0;
335                                 first_ino = 0;
336                                 continue;
337                         } else {
338                                 break;
339                         }
340                 }
341
342                 first_ino = defrag->ino + 1;
343                 root_objectid = defrag->root;
344
345                 __btrfs_run_defrag_inode(fs_info, defrag);
346         }
347         atomic_dec(&fs_info->defrag_running);
348
349         /*
350          * during unmount, we use the transaction_wait queue to
351          * wait for the defragger to stop
352          */
353         wake_up(&fs_info->transaction_wait);
354         return 0;
355 }
356
357 /* simple helper to fault in pages and copy.  This should go away
358  * and be replaced with calls into generic code.
359  */
360 static noinline int btrfs_copy_from_user(loff_t pos, size_t write_bytes,
361                                          struct page **prepared_pages,
362                                          struct iov_iter *i)
363 {
364         size_t copied = 0;
365         size_t total_copied = 0;
366         int pg = 0;
367         int offset = offset_in_page(pos);
368
369         while (write_bytes > 0) {
370                 size_t count = min_t(size_t,
371                                      PAGE_SIZE - offset, write_bytes);
372                 struct page *page = prepared_pages[pg];
373                 /*
374                  * Copy data from userspace to the current page
375                  */
376                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, count, i);
377
378                 /* Flush processor's dcache for this page */
379                 flush_dcache_page(page);
380
381                 /*
382                  * if we get a partial write, we can end up with
383                  * partially up to date pages.  These add
384                  * a lot of complexity, so make sure they don't
385                  * happen by forcing this copy to be retried.
386                  *
387                  * The rest of the btrfs_file_write code will fall
388                  * back to page at a time copies after we return 0.
389                  */
390                 if (unlikely(copied < count)) {
391                         if (!PageUptodate(page)) {
392                                 iov_iter_revert(i, copied);
393                                 copied = 0;
394                         }
395                         if (!copied)
396                                 break;
397                 }
398
399                 write_bytes -= copied;
400                 total_copied += copied;
401                 offset += copied;
402                 if (offset == PAGE_SIZE) {
403                         pg++;
404                         offset = 0;
405                 }
406         }
407         return total_copied;
408 }
409
410 /*
411  * unlocks pages after btrfs_file_write is done with them
412  */
413 static void btrfs_drop_pages(struct btrfs_fs_info *fs_info,
414                              struct page **pages, size_t num_pages,
415                              u64 pos, u64 copied)
416 {
417         size_t i;
418         u64 block_start = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
419         u64 block_len = round_up(pos + copied, fs_info->sectorsize) - block_start;
420
421         ASSERT(block_len <= U32_MAX);
422         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
423                 /* page checked is some magic around finding pages that
424                  * have been modified without going through btrfs_set_page_dirty
425                  * clear it here. There should be no need to mark the pages
426                  * accessed as prepare_pages should have marked them accessed
427                  * in prepare_pages via find_or_create_page()
428                  */
429                 btrfs_page_clamp_clear_checked(fs_info, pages[i], block_start,
430                                                block_len);
431                 unlock_page(pages[i]);
432                 put_page(pages[i]);
433         }
434 }
435
436 /*
437  * After btrfs_copy_from_user(), update the following things for delalloc:
438  * - Mark newly dirtied pages as DELALLOC in the io tree.
439  *   Used to advise which range is to be written back.
440  * - Mark modified pages as Uptodate/Dirty and not needing COW fixup
441  * - Update inode size for past EOF write
442  */
443 int btrfs_dirty_pages(struct btrfs_inode *inode, struct page **pages,
444                       size_t num_pages, loff_t pos, size_t write_bytes,
445                       struct extent_state **cached, bool noreserve)
446 {
447         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
448         int err = 0;
449         int i;
450         u64 num_bytes;
451         u64 start_pos;
452         u64 end_of_last_block;
453         u64 end_pos = pos + write_bytes;
454         loff_t isize = i_size_read(&inode->vfs_inode);
455         unsigned int extra_bits = 0;
456
457         if (write_bytes == 0)
458                 return 0;
459
460         if (noreserve)
461                 extra_bits |= EXTENT_NORESERVE;
462
463         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
464         num_bytes = round_up(write_bytes + pos - start_pos,
465                              fs_info->sectorsize);
466         ASSERT(num_bytes <= U32_MAX);
467
468         end_of_last_block = start_pos + num_bytes - 1;
469
470         /*
471          * The pages may have already been dirty, clear out old accounting so
472          * we can set things up properly
473          */
474         clear_extent_bit(&inode->io_tree, start_pos, end_of_last_block,
475                          EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING | EXTENT_DEFRAG,
476                          0, 0, cached);
477
478         err = btrfs_set_extent_delalloc(inode, start_pos, end_of_last_block,
479                                         extra_bits, cached);
480         if (err)
481                 return err;
482
483         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
484                 struct page *p = pages[i];
485
486                 btrfs_page_clamp_set_uptodate(fs_info, p, start_pos, num_bytes);
487                 btrfs_page_clamp_clear_checked(fs_info, p, start_pos, num_bytes);
488                 btrfs_page_clamp_set_dirty(fs_info, p, start_pos, num_bytes);
489         }
490
491         /*
492          * we've only changed i_size in ram, and we haven't updated
493          * the disk i_size.  There is no need to log the inode
494          * at this time.
495          */
496         if (end_pos > isize)
497                 i_size_write(&inode->vfs_inode, end_pos);
498         return 0;
499 }
500
501 /*
502  * this drops all the extents in the cache that intersect the range
503  * [start, end].  Existing extents are split as required.
504  */
505 void btrfs_drop_extent_cache(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
506                              int skip_pinned)
507 {
508         struct extent_map *em;
509         struct extent_map *split = NULL;
510         struct extent_map *split2 = NULL;
511         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
512         u64 len = end - start + 1;
513         u64 gen;
514         int ret;
515         int testend = 1;
516         unsigned long flags;
517         int compressed = 0;
518         bool modified;
519
520         WARN_ON(end < start);
521         if (end == (u64)-1) {
522                 len = (u64)-1;
523                 testend = 0;
524         }
525         while (1) {
526                 int no_splits = 0;
527
528                 modified = false;
529                 if (!split)
530                         split = alloc_extent_map();
531                 if (!split2)
532                         split2 = alloc_extent_map();
533                 if (!split || !split2)
534                         no_splits = 1;
535
536                 write_lock(&em_tree->lock);
537                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
538                 if (!em) {
539                         write_unlock(&em_tree->lock);
540                         break;
541                 }
542                 flags = em->flags;
543                 gen = em->generation;
544                 if (skip_pinned && test_bit(EXTENT_FLAG_PINNED, &em->flags)) {
545                         if (testend && em->start + em->len >= start + len) {
546                                 free_extent_map(em);
547                                 write_unlock(&em_tree->lock);
548                                 break;
549                         }
550                         start = em->start + em->len;
551                         if (testend)
552                                 len = start + len - (em->start + em->len);
553                         free_extent_map(em);
554                         write_unlock(&em_tree->lock);
555                         continue;
556                 }
557                 compressed = test_bit(EXTENT_FLAG_COMPRESSED, &em->flags);
558                 clear_bit(EXTENT_FLAG_PINNED, &em->flags);
559                 clear_bit(EXTENT_FLAG_LOGGING, &flags);
560                 modified = !list_empty(&em->list);
561                 if (no_splits)
562                         goto next;
563
564                 if (em->start < start) {
565                         split->start = em->start;
566                         split->len = start - em->start;
567
568                         if (em->block_start < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
569                                 split->orig_start = em->orig_start;
570                                 split->block_start = em->block_start;
571
572                                 if (compressed)
573                                         split->block_len = em->block_len;
574                                 else
575                                         split->block_len = split->len;
576                                 split->orig_block_len = max(split->block_len,
577                                                 em->orig_block_len);
578                                 split->ram_bytes = em->ram_bytes;
579                         } else {
580                                 split->orig_start = split->start;
581                                 split->block_len = 0;
582                                 split->block_start = em->block_start;
583                                 split->orig_block_len = 0;
584                                 split->ram_bytes = split->len;
585                         }
586
587                         split->generation = gen;
588                         split->flags = flags;
589                         split->compress_type = em->compress_type;
590                         replace_extent_mapping(em_tree, em, split, modified);
591                         free_extent_map(split);
592                         split = split2;
593                         split2 = NULL;
594                 }
595                 if (testend && em->start + em->len > start + len) {
596                         u64 diff = start + len - em->start;
597
598                         split->start = start + len;
599                         split->len = em->start + em->len - (start + len);
600                         split->flags = flags;
601                         split->compress_type = em->compress_type;
602                         split->generation = gen;
603
604                         if (em->block_start < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
605                                 split->orig_block_len = max(em->block_len,
606                                                     em->orig_block_len);
607
608                                 split->ram_bytes = em->ram_bytes;
609                                 if (compressed) {
610                                         split->block_len = em->block_len;
611                                         split->block_start = em->block_start;
612                                         split->orig_start = em->orig_start;
613                                 } else {
614                                         split->block_len = split->len;
615                                         split->block_start = em->block_start
616                                                 + diff;
617                                         split->orig_start = em->orig_start;
618                                 }
619                         } else {
620                                 split->ram_bytes = split->len;
621                                 split->orig_start = split->start;
622                                 split->block_len = 0;
623                                 split->block_start = em->block_start;
624                                 split->orig_block_len = 0;
625                         }
626
627                         if (extent_map_in_tree(em)) {
628                                 replace_extent_mapping(em_tree, em, split,
629                                                        modified);
630                         } else {
631                                 ret = add_extent_mapping(em_tree, split,
632                                                          modified);
633                                 ASSERT(ret == 0); /* Logic error */
634                         }
635                         free_extent_map(split);
636                         split = NULL;
637                 }
638 next:
639                 if (extent_map_in_tree(em))
640                         remove_extent_mapping(em_tree, em);
641                 write_unlock(&em_tree->lock);
642
643                 /* once for us */
644                 free_extent_map(em);
645                 /* once for the tree*/
646                 free_extent_map(em);
647         }
648         if (split)
649                 free_extent_map(split);
650         if (split2)
651                 free_extent_map(split2);
652 }
653
654 /*
655  * this is very complex, but the basic idea is to drop all extents
656  * in the range start - end.  hint_block is filled in with a block number
657  * that would be a good hint to the block allocator for this file.
658  *
659  * If an extent intersects the range but is not entirely inside the range
660  * it is either truncated or split.  Anything entirely inside the range
661  * is deleted from the tree.
662  *
663  * Note: the VFS' inode number of bytes is not updated, it's up to the caller
664  * to deal with that. We set the field 'bytes_found' of the arguments structure
665  * with the number of allocated bytes found in the target range, so that the
666  * caller can update the inode's number of bytes in an atomic way when
667  * replacing extents in a range to avoid races with stat(2).
668  */
669 int btrfs_drop_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
670                        struct btrfs_root *root, struct btrfs_inode *inode,
671                        struct btrfs_drop_extents_args *args)
672 {
673         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
674         struct extent_buffer *leaf;
675         struct btrfs_file_extent_item *fi;
676         struct btrfs_ref ref = { 0 };
677         struct btrfs_key key;
678         struct btrfs_key new_key;
679         u64 ino = btrfs_ino(inode);
680         u64 search_start = args->start;
681         u64 disk_bytenr = 0;
682         u64 num_bytes = 0;
683         u64 extent_offset = 0;
684         u64 extent_end = 0;
685         u64 last_end = args->start;
686         int del_nr = 0;
687         int del_slot = 0;
688         int extent_type;
689         int recow;
690         int ret;
691         int modify_tree = -1;
692         int update_refs;
693         int found = 0;
694         struct btrfs_path *path = args->path;
695
696         args->bytes_found = 0;
697         args->extent_inserted = false;
698
699         /* Must always have a path if ->replace_extent is true */
700         ASSERT(!(args->replace_extent && !args->path));
701
702         if (!path) {
703                 path = btrfs_alloc_path();
704                 if (!path) {
705                         ret = -ENOMEM;
706                         goto out;
707                 }
708         }
709
710         if (args->drop_cache)
711                 btrfs_drop_extent_cache(inode, args->start, args->end - 1, 0);
712
713         if (args->start >= inode->disk_i_size && !args->replace_extent)
714                 modify_tree = 0;
715
716         update_refs = (root->root_key.objectid != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);
717         while (1) {
718                 recow = 0;
719                 ret = btrfs_lookup_file_extent(trans, root, path, ino,
720                                                search_start, modify_tree);
721                 if (ret < 0)
722                         break;
723                 if (ret > 0 && path->slots[0] > 0 && search_start == args->start) {
724                         leaf = path->nodes[0];
725                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0] - 1);
726                         if (key.objectid == ino &&
727                             key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
728                                 path->slots[0]--;
729                 }
730                 ret = 0;
731 next_slot:
732                 leaf = path->nodes[0];
733                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
734                         BUG_ON(del_nr > 0);
735                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
736                         if (ret < 0)
737                                 break;
738                         if (ret > 0) {
739                                 ret = 0;
740                                 break;
741                         }
742                         leaf = path->nodes[0];
743                         recow = 1;
744                 }
745
746                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
747
748                 if (key.objectid > ino)
749                         break;
750                 if (WARN_ON_ONCE(key.objectid < ino) ||
751                     key.type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
752                         ASSERT(del_nr == 0);
753                         path->slots[0]++;
754                         goto next_slot;
755                 }
756                 if (key.type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY || key.offset >= args->end)
757                         break;
758
759                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
760                                     struct btrfs_file_extent_item);
761                 extent_type = btrfs_file_extent_type(leaf, fi);
762
763                 if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
764                     extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
765                         disk_bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
766                         num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
767                         extent_offset = btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
768                         extent_end = key.offset +
769                                 btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
770                 } else if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
771                         extent_end = key.offset +
772                                 btrfs_file_extent_ram_bytes(leaf, fi);
773                 } else {
774                         /* can't happen */
775                         BUG();
776                 }
777
778                 /*
779                  * Don't skip extent items representing 0 byte lengths. They
780                  * used to be created (bug) if while punching holes we hit
781                  * -ENOSPC condition. So if we find one here, just ensure we
782                  * delete it, otherwise we would insert a new file extent item
783                  * with the same key (offset) as that 0 bytes length file
784                  * extent item in the call to setup_items_for_insert() later
785                  * in this function.
786                  */
787                 if (extent_end == key.offset && extent_end >= search_start) {
788                         last_end = extent_end;
789                         goto delete_extent_item;
790                 }
791
792                 if (extent_end <= search_start) {
793                         path->slots[0]++;
794                         goto next_slot;
795                 }
796
797                 found = 1;
798                 search_start = max(key.offset, args->start);
799                 if (recow || !modify_tree) {
800                         modify_tree = -1;
801                         btrfs_release_path(path);
802                         continue;
803                 }
804
805                 /*
806                  *     | - range to drop - |
807                  *  | -------- extent -------- |
808                  */
809                 if (args->start > key.offset && args->end < extent_end) {
810                         BUG_ON(del_nr > 0);
811                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
812                                 ret = -EOPNOTSUPP;
813                                 break;
814                         }
815
816                         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
817                         new_key.offset = args->start;
818                         ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path,
819                                                    &new_key);
820                         if (ret == -EAGAIN) {
821                                 btrfs_release_path(path);
822                                 continue;
823                         }
824                         if (ret < 0)
825                                 break;
826
827                         leaf = path->nodes[0];
828                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
829                                             struct btrfs_file_extent_item);
830                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
831                                                         args->start - key.offset);
832
833                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
834                                             struct btrfs_file_extent_item);
835
836                         extent_offset += args->start - key.offset;
837                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
838                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
839                                                         extent_end - args->start);
840                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
841
842                         if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
843                                 btrfs_init_generic_ref(&ref,
844                                                 BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
845                                                 disk_bytenr, num_bytes, 0);
846                                 btrfs_init_data_ref(&ref,
847                                                 root->root_key.objectid,
848                                                 new_key.objectid,
849                                                 args->start - extent_offset,
850                                                 0, false);
851                                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
852                                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM */
853                         }
854                         key.offset = args->start;
855                 }
856                 /*
857                  * From here on out we will have actually dropped something, so
858                  * last_end can be updated.
859                  */
860                 last_end = extent_end;
861
862                 /*
863                  *  | ---- range to drop ----- |
864                  *      | -------- extent -------- |
865                  */
866                 if (args->start <= key.offset && args->end < extent_end) {
867                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
868                                 ret = -EOPNOTSUPP;
869                                 break;
870                         }
871
872                         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
873                         new_key.offset = args->end;
874                         btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &new_key);
875
876                         extent_offset += args->end - key.offset;
877                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
878                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
879                                                         extent_end - args->end);
880                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
881                         if (update_refs && disk_bytenr > 0)
882                                 args->bytes_found += args->end - key.offset;
883                         break;
884                 }
885
886                 search_start = extent_end;
887                 /*
888                  *       | ---- range to drop ----- |
889                  *  | -------- extent -------- |
890                  */
891                 if (args->start > key.offset && args->end >= extent_end) {
892                         BUG_ON(del_nr > 0);
893                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
894                                 ret = -EOPNOTSUPP;
895                                 break;
896                         }
897
898                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
899                                                         args->start - key.offset);
900                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
901                         if (update_refs && disk_bytenr > 0)
902                                 args->bytes_found += extent_end - args->start;
903                         if (args->end == extent_end)
904                                 break;
905
906                         path->slots[0]++;
907                         goto next_slot;
908                 }
909
910                 /*
911                  *  | ---- range to drop ----- |
912                  *    | ------ extent ------ |
913                  */
914                 if (args->start <= key.offset && args->end >= extent_end) {
915 delete_extent_item:
916                         if (del_nr == 0) {
917                                 del_slot = path->slots[0];
918                                 del_nr = 1;
919                         } else {
920                                 BUG_ON(del_slot + del_nr != path->slots[0]);
921                                 del_nr++;
922                         }
923
924                         if (update_refs &&
925                             extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
926                                 args->bytes_found += extent_end - key.offset;
927                                 extent_end = ALIGN(extent_end,
928                                                    fs_info->sectorsize);
929                         } else if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
930                                 btrfs_init_generic_ref(&ref,
931                                                 BTRFS_DROP_DELAYED_REF,
932                                                 disk_bytenr, num_bytes, 0);
933                                 btrfs_init_data_ref(&ref,
934                                                 root->root_key.objectid,
935                                                 key.objectid,
936                                                 key.offset - extent_offset, 0,
937                                                 false);
938                                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
939                                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM */
940                                 args->bytes_found += extent_end - key.offset;
941                         }
942
943                         if (args->end == extent_end)
944                                 break;
945
946                         if (path->slots[0] + 1 < btrfs_header_nritems(leaf)) {
947                                 path->slots[0]++;
948                                 goto next_slot;
949                         }
950
951                         ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot,
952                                               del_nr);
953                         if (ret) {
954                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
955                                 break;
956                         }
957
958                         del_nr = 0;
959                         del_slot = 0;
960
961                         btrfs_release_path(path);
962                         continue;
963                 }
964
965                 BUG();
966         }
967
968         if (!ret && del_nr > 0) {
969                 /*
970                  * Set path->slots[0] to first slot, so that after the delete
971                  * if items are move off from our leaf to its immediate left or
972                  * right neighbor leafs, we end up with a correct and adjusted
973                  * path->slots[0] for our insertion (if args->replace_extent).
974                  */
975                 path->slots[0] = del_slot;
976                 ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
977                 if (ret)
978                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
979         }
980
981         leaf = path->nodes[0];
982         /*
983          * If btrfs_del_items() was called, it might have deleted a leaf, in
984          * which case it unlocked our path, so check path->locks[0] matches a
985          * write lock.
986          */
987         if (!ret && args->replace_extent &&
988             path->locks[0] == BTRFS_WRITE_LOCK &&
989             btrfs_leaf_free_space(leaf) >=
990             sizeof(struct btrfs_item) + args->extent_item_size) {
991
992                 key.objectid = ino;
993                 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
994                 key.offset = args->start;
995                 if (!del_nr && path->slots[0] < btrfs_header_nritems(leaf)) {
996                         struct btrfs_key slot_key;
997
998                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &slot_key, path->slots[0]);
999                         if (btrfs_comp_cpu_keys(&key, &slot_key) > 0)
1000                                 path->slots[0]++;
1001                 }
1002                 btrfs_setup_item_for_insert(root, path, &key, args->extent_item_size);
1003                 args->extent_inserted = true;
1004         }
1005
1006         if (!args->path)
1007                 btrfs_free_path(path);
1008         else if (!args->extent_inserted)
1009                 btrfs_release_path(path);
1010 out:
1011         args->drop_end = found ? min(args->end, last_end) : args->end;
1012
1013         return ret;
1014 }
1015
1016 static int extent_mergeable(struct extent_buffer *leaf, int slot,
1017                             u64 objectid, u64 bytenr, u64 orig_offset,
1018                             u64 *start, u64 *end)
1019 {
1020         struct btrfs_file_extent_item *fi;
1021         struct btrfs_key key;
1022         u64 extent_end;
1023
1024         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
1025                 return 0;
1026
1027         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
1028         if (key.objectid != objectid || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
1029                 return 0;
1030
1031         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
1032         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
1033             btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi) != bytenr ||
1034             btrfs_file_extent_offset(leaf, fi) != key.offset - orig_offset ||
1035             btrfs_file_extent_compression(leaf, fi) ||
1036             btrfs_file_extent_encryption(leaf, fi) ||
1037             btrfs_file_extent_other_encoding(leaf, fi))
1038                 return 0;
1039
1040         extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
1041         if ((*start && *start != key.offset) || (*end && *end != extent_end))
1042                 return 0;
1043
1044         *start = key.offset;
1045         *end = extent_end;
1046         return 1;
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Mark extent in the range start - end as written.
1051  *
1052  * This changes extent type from 'pre-allocated' to 'regular'. If only
1053  * part of extent is marked as written, the extent will be split into
1054  * two or three.
1055  */
1056 int btrfs_mark_extent_written(struct btrfs_trans_handle *trans,
1057                               struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end)
1058 {
1059         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1060         struct btrfs_root *root = inode->root;
1061         struct extent_buffer *leaf;
1062         struct btrfs_path *path;
1063         struct btrfs_file_extent_item *fi;
1064         struct btrfs_ref ref = { 0 };
1065         struct btrfs_key key;
1066         struct btrfs_key new_key;
1067         u64 bytenr;
1068         u64 num_bytes;
1069         u64 extent_end;
1070         u64 orig_offset;
1071         u64 other_start;
1072         u64 other_end;
1073         u64 split;
1074         int del_nr = 0;
1075         int del_slot = 0;
1076         int recow;
1077         int ret = 0;
1078         u64 ino = btrfs_ino(inode);
1079
1080         path = btrfs_alloc_path();
1081         if (!path)
1082                 return -ENOMEM;
1083 again:
1084         recow = 0;
1085         split = start;
1086         key.objectid = ino;
1087         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
1088         key.offset = split;
1089
1090         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1091         if (ret < 0)
1092                 goto out;
1093         if (ret > 0 && path->slots[0] > 0)
1094                 path->slots[0]--;
1095
1096         leaf = path->nodes[0];
1097         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
1098         if (key.objectid != ino ||
1099             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
1100                 ret = -EINVAL;
1101                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1102                 goto out;
1103         }
1104         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1105                             struct btrfs_file_extent_item);
1106         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
1107                 ret = -EINVAL;
1108                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1109                 goto out;
1110         }
1111         extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
1112         if (key.offset > start || extent_end < end) {
1113                 ret = -EINVAL;
1114                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1115                 goto out;
1116         }
1117
1118         bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
1119         num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
1120         orig_offset = key.offset - btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
1121         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
1122
1123         if (start == key.offset && end < extent_end) {
1124                 other_start = 0;
1125                 other_end = start;
1126                 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
1127                                      ino, bytenr, orig_offset,
1128                                      &other_start, &other_end)) {
1129                         new_key.offset = end;
1130                         btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &new_key);
1131                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1132                                             struct btrfs_file_extent_item);
1133                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
1134                                                          trans->transid);
1135                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1136                                                         extent_end - end);
1137                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
1138                                                      end - orig_offset);
1139                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
1140                                             struct btrfs_file_extent_item);
1141                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
1142                                                          trans->transid);
1143                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1144                                                         end - other_start);
1145                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1146                         goto out;
1147                 }
1148         }
1149
1150         if (start > key.offset && end == extent_end) {
1151                 other_start = end;
1152                 other_end = 0;
1153                 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
1154                                      ino, bytenr, orig_offset,
1155                                      &other_start, &other_end)) {
1156                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1157                                             struct btrfs_file_extent_item);
1158                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1159                                                         start - key.offset);
1160                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
1161                                                          trans->transid);
1162                         path->slots[0]++;
1163                         new_key.offset = start;
1164                         btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &new_key);
1165
1166                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1167                                             struct btrfs_file_extent_item);
1168                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
1169                                                          trans->transid);
1170                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1171                                                         other_end - start);
1172                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
1173                                                      start - orig_offset);
1174                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1175                         goto out;
1176                 }
1177         }
1178
1179         while (start > key.offset || end < extent_end) {
1180                 if (key.offset == start)
1181                         split = end;
1182
1183                 new_key.offset = split;
1184                 ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path, &new_key);
1185                 if (ret == -EAGAIN) {
1186                         btrfs_release_path(path);
1187                         goto again;
1188                 }
1189                 if (ret < 0) {
1190                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1191                         goto out;
1192                 }
1193
1194                 leaf = path->nodes[0];
1195                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
1196                                     struct btrfs_file_extent_item);
1197                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1198                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1199                                                 split - key.offset);
1200
1201                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1202                                     struct btrfs_file_extent_item);
1203
1204                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1205                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, split - orig_offset);
1206                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1207                                                 extent_end - split);
1208                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1209
1210                 btrfs_init_generic_ref(&ref, BTRFS_ADD_DELAYED_REF, bytenr,
1211                                        num_bytes, 0);
1212                 btrfs_init_data_ref(&ref, root->root_key.objectid, ino,
1213                                     orig_offset, 0, false);
1214                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
1215                 if (ret) {
1216                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1217                         goto out;
1218                 }
1219
1220                 if (split == start) {
1221                         key.offset = start;
1222                 } else {
1223                         if (start != key.offset) {
1224                                 ret = -EINVAL;
1225                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1226                                 goto out;
1227                         }
1228                         path->slots[0]--;
1229                         extent_end = end;
1230                 }
1231                 recow = 1;
1232         }
1233
1234         other_start = end;
1235         other_end = 0;
1236         btrfs_init_generic_ref(&ref, BTRFS_DROP_DELAYED_REF, bytenr,
1237                                num_bytes, 0);
1238         btrfs_init_data_ref(&ref, root->root_key.objectid, ino, orig_offset,
1239                             0, false);
1240         if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
1241                              ino, bytenr, orig_offset,
1242                              &other_start, &other_end)) {
1243                 if (recow) {
1244                         btrfs_release_path(path);
1245                         goto again;
1246                 }
1247                 extent_end = other_end;
1248                 del_slot = path->slots[0] + 1;
1249                 del_nr++;
1250                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
1251                 if (ret) {
1252                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1253                         goto out;
1254                 }
1255         }
1256         other_start = 0;
1257         other_end = start;
1258         if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
1259                              ino, bytenr, orig_offset,
1260                              &other_start, &other_end)) {
1261                 if (recow) {
1262                         btrfs_release_path(path);
1263                         goto again;
1264                 }
1265                 key.offset = other_start;
1266                 del_slot = path->slots[0];
1267                 del_nr++;
1268                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
1269                 if (ret) {
1270                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1271                         goto out;
1272                 }
1273         }
1274         if (del_nr == 0) {
1275                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1276                            struct btrfs_file_extent_item);
1277                 btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
1278                                            BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
1279                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1280                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1281         } else {
1282                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, del_slot - 1,
1283                            struct btrfs_file_extent_item);
1284                 btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
1285                                            BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
1286                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1287                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1288                                                 extent_end - key.offset);
1289                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1290
1291                 ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
1292                 if (ret < 0) {
1293                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1294                         goto out;
1295                 }
1296         }
1297 out:
1298         btrfs_free_path(path);
1299         return ret;
1300 }
1301
1302 /*
1303  * on error we return an unlocked page and the error value
1304  * on success we return a locked page and 0
1305  */
1306 static int prepare_uptodate_page(struct inode *inode,
1307                                  struct page *page, u64 pos,
1308                                  bool force_uptodate)
1309 {
1310         struct folio *folio = page_folio(page);
1311         int ret = 0;
1312
1313         if (((pos & (PAGE_SIZE - 1)) || force_uptodate) &&
1314             !PageUptodate(page)) {
1315                 ret = btrfs_read_folio(NULL, folio);
1316                 if (ret)
1317                         return ret;
1318                 lock_page(page);
1319                 if (!PageUptodate(page)) {
1320                         unlock_page(page);
1321                         return -EIO;
1322                 }
1323
1324                 /*
1325                  * Since btrfs_read_folio() will unlock the folio before it
1326                  * returns, there is a window where btrfs_release_folio() can be
1327                  * called to release the page.  Here we check both inode
1328                  * mapping and PagePrivate() to make sure the page was not
1329                  * released.
1330                  *
1331                  * The private flag check is essential for subpage as we need
1332                  * to store extra bitmap using page->private.
1333                  */
1334                 if (page->mapping != inode->i_mapping || !PagePrivate(page)) {
1335                         unlock_page(page);
1336                         return -EAGAIN;
1337                 }
1338         }
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 /*
1343  * this just gets pages into the page cache and locks them down.
1344  */
1345 static noinline int prepare_pages(struct inode *inode, struct page **pages,
1346                                   size_t num_pages, loff_t pos,
1347                                   size_t write_bytes, bool force_uptodate)
1348 {
1349         int i;
1350         unsigned long index = pos >> PAGE_SHIFT;
1351         gfp_t mask = btrfs_alloc_write_mask(inode->i_mapping);
1352         int err = 0;
1353         int faili;
1354
1355         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1356 again:
1357                 pages[i] = find_or_create_page(inode->i_mapping, index + i,
1358                                                mask | __GFP_WRITE);
1359                 if (!pages[i]) {
1360                         faili = i - 1;
1361                         err = -ENOMEM;
1362                         goto fail;
1363                 }
1364
1365                 err = set_page_extent_mapped(pages[i]);
1366                 if (err < 0) {
1367                         faili = i;
1368                         goto fail;
1369                 }
1370
1371                 if (i == 0)
1372                         err = prepare_uptodate_page(inode, pages[i], pos,
1373                                                     force_uptodate);
1374                 if (!err && i == num_pages - 1)
1375                         err = prepare_uptodate_page(inode, pages[i],
1376                                                     pos + write_bytes, false);
1377                 if (err) {
1378                         put_page(pages[i]);
1379                         if (err == -EAGAIN) {
1380                                 err = 0;
1381                                 goto again;
1382                         }
1383                         faili = i - 1;
1384                         goto fail;
1385                 }
1386                 wait_on_page_writeback(pages[i]);
1387         }
1388
1389         return 0;
1390 fail:
1391         while (faili >= 0) {
1392                 unlock_page(pages[faili]);
1393                 put_page(pages[faili]);
1394                 faili--;
1395         }
1396         return err;
1397
1398 }
1399
1400 /*
1401  * This function locks the extent and properly waits for data=ordered extents
1402  * to finish before allowing the pages to be modified if need.
1403  *
1404  * The return value:
1405  * 1 - the extent is locked
1406  * 0 - the extent is not locked, and everything is OK
1407  * -EAGAIN - need re-prepare the pages
1408  * the other < 0 number - Something wrong happens
1409  */
1410 static noinline int
1411 lock_and_cleanup_extent_if_need(struct btrfs_inode *inode, struct page **pages,
1412                                 size_t num_pages, loff_t pos,
1413                                 size_t write_bytes,
1414                                 u64 *lockstart, u64 *lockend,
1415                                 struct extent_state **cached_state)
1416 {
1417         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1418         u64 start_pos;
1419         u64 last_pos;
1420         int i;
1421         int ret = 0;
1422
1423         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1424         last_pos = round_up(pos + write_bytes, fs_info->sectorsize) - 1;
1425
1426         if (start_pos < inode->vfs_inode.i_size) {
1427                 struct btrfs_ordered_extent *ordered;
1428
1429                 lock_extent_bits(&inode->io_tree, start_pos, last_pos,
1430                                 cached_state);
1431                 ordered = btrfs_lookup_ordered_range(inode, start_pos,
1432                                                      last_pos - start_pos + 1);
1433                 if (ordered &&
1434                     ordered->file_offset + ordered->num_bytes > start_pos &&
1435                     ordered->file_offset <= last_pos) {
1436                         unlock_extent_cached(&inode->io_tree, start_pos,
1437                                         last_pos, cached_state);
1438                         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1439                                 unlock_page(pages[i]);
1440                                 put_page(pages[i]);
1441                         }
1442                         btrfs_start_ordered_extent(ordered, 1);
1443                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1444                         return -EAGAIN;
1445                 }
1446                 if (ordered)
1447                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1448
1449                 *lockstart = start_pos;
1450                 *lockend = last_pos;
1451                 ret = 1;
1452         }
1453
1454         /*
1455          * We should be called after prepare_pages() which should have locked
1456          * all pages in the range.
1457          */
1458         for (i = 0; i < num_pages; i++)
1459                 WARN_ON(!PageLocked(pages[i]));
1460
1461         return ret;
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Check if we can do nocow write into the range [@pos, @pos + @write_bytes)
1466  *
1467  * @pos:         File offset.
1468  * @write_bytes: The length to write, will be updated to the nocow writeable
1469  *               range.
1470  *
1471  * This function will flush ordered extents in the range to ensure proper
1472  * nocow checks.
1473  *
1474  * Return:
1475  * > 0          If we can nocow, and updates @write_bytes.
1476  *  0           If we can't do a nocow write.
1477  * -EAGAIN      If we can't do a nocow write because snapshoting of the inode's
1478  *              root is in progress.
1479  * < 0          If an error happened.
1480  *
1481  * NOTE: Callers need to call btrfs_check_nocow_unlock() if we return > 0.
1482  */
1483 int btrfs_check_nocow_lock(struct btrfs_inode *inode, loff_t pos,
1484                            size_t *write_bytes)
1485 {
1486         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1487         struct btrfs_root *root = inode->root;
1488         u64 lockstart, lockend;
1489         u64 num_bytes;
1490         int ret;
1491
1492         if (!(inode->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1493                 return 0;
1494
1495         if (!btrfs_drew_try_write_lock(&root->snapshot_lock))
1496                 return -EAGAIN;
1497
1498         lockstart = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1499         lockend = round_up(pos + *write_bytes,
1500                            fs_info->sectorsize) - 1;
1501         num_bytes = lockend - lockstart + 1;
1502
1503         btrfs_lock_and_flush_ordered_range(inode, lockstart, lockend, NULL);
1504         ret = can_nocow_extent(&inode->vfs_inode, lockstart, &num_bytes,
1505                         NULL, NULL, NULL, false);
1506         if (ret <= 0) {
1507                 ret = 0;
1508                 btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
1509         } else {
1510                 *write_bytes = min_t(size_t, *write_bytes ,
1511                                      num_bytes - pos + lockstart);
1512         }
1513         unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend);
1514
1515         return ret;
1516 }
1517
1518 void btrfs_check_nocow_unlock(struct btrfs_inode *inode)
1519 {
1520         btrfs_drew_write_unlock(&inode->root->snapshot_lock);
1521 }
1522
1523 static void update_time_for_write(struct inode *inode)
1524 {
1525         struct timespec64 now;
1526
1527         if (IS_NOCMTIME(inode))
1528                 return;
1529
1530         now = current_time(inode);
1531         if (!timespec64_equal(&inode->i_mtime, &now))
1532                 inode->i_mtime = now;
1533
1534         if (!timespec64_equal(&inode->i_ctime, &now))
1535                 inode->i_ctime = now;
1536
1537         if (IS_I_VERSION(inode))
1538                 inode_inc_iversion(inode);
1539 }
1540
1541 static int btrfs_write_check(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1542                              size_t count)
1543 {
1544         struct file *file = iocb->ki_filp;
1545         struct inode *inode = file_inode(file);
1546         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
1547         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1548         int ret;
1549         loff_t oldsize;
1550         loff_t start_pos;
1551
1552         /*
1553          * Quickly bail out on NOWAIT writes if we don't have the nodatacow or
1554          * prealloc flags, as without those flags we always have to COW. We will
1555          * later check if we can really COW into the target range (using
1556          * can_nocow_extent() at btrfs_get_blocks_direct_write()).
1557          */
1558         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) &&
1559             !(BTRFS_I(inode)->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1560                 return -EAGAIN;
1561
1562         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
1563         ret = file_remove_privs(file);
1564         if (ret)
1565                 return ret;
1566
1567         /*
1568          * We reserve space for updating the inode when we reserve space for the
1569          * extent we are going to write, so we will enospc out there.  We don't
1570          * need to start yet another transaction to update the inode as we will
1571          * update the inode when we finish writing whatever data we write.
1572          */
1573         update_time_for_write(inode);
1574
1575         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1576         oldsize = i_size_read(inode);
1577         if (start_pos > oldsize) {
1578                 /* Expand hole size to cover write data, preventing empty gap */
1579                 loff_t end_pos = round_up(pos + count, fs_info->sectorsize);
1580
1581                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), oldsize, end_pos);
1582                 if (ret) {
1583                         current->backing_dev_info = NULL;
1584                         return ret;
1585                 }
1586         }
1587
1588         return 0;
1589 }
1590
1591 static noinline ssize_t btrfs_buffered_write(struct kiocb *iocb,
1592                                                struct iov_iter *i)
1593 {
1594         struct file *file = iocb->ki_filp;
1595         loff_t pos;
1596         struct inode *inode = file_inode(file);
1597         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
1598         struct page **pages = NULL;
1599         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
1600         u64 release_bytes = 0;
1601         u64 lockstart;
1602         u64 lockend;
1603         size_t num_written = 0;
1604         int nrptrs;
1605         ssize_t ret;
1606         bool only_release_metadata = false;
1607         bool force_page_uptodate = false;
1608         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
1609         unsigned int ilock_flags = 0;
1610
1611         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1612                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1613
1614         ret = btrfs_inode_lock(inode, ilock_flags);
1615         if (ret < 0)
1616                 return ret;
1617
1618         ret = generic_write_checks(iocb, i);
1619         if (ret <= 0)
1620                 goto out;
1621
1622         ret = btrfs_write_check(iocb, i, ret);
1623         if (ret < 0)
1624                 goto out;
1625
1626         pos = iocb->ki_pos;
1627         nrptrs = min(DIV_ROUND_UP(iov_iter_count(i), PAGE_SIZE),
1628                         PAGE_SIZE / (sizeof(struct page *)));
1629         nrptrs = min(nrptrs, current->nr_dirtied_pause - current->nr_dirtied);
1630         nrptrs = max(nrptrs, 8);
1631         pages = kmalloc_array(nrptrs, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
1632         if (!pages) {
1633                 ret = -ENOMEM;
1634                 goto out;
1635         }
1636
1637         while (iov_iter_count(i) > 0) {
1638                 struct extent_state *cached_state = NULL;
1639                 size_t offset = offset_in_page(pos);
1640                 size_t sector_offset;
1641                 size_t write_bytes = min(iov_iter_count(i),
1642                                          nrptrs * (size_t)PAGE_SIZE -
1643                                          offset);
1644                 size_t num_pages;
1645                 size_t reserve_bytes;
1646                 size_t dirty_pages;
1647                 size_t copied;
1648                 size_t dirty_sectors;
1649                 size_t num_sectors;
1650                 int extents_locked;
1651
1652                 /*
1653                  * Fault pages before locking them in prepare_pages
1654                  * to avoid recursive lock
1655                  */
1656                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, write_bytes))) {
1657                         ret = -EFAULT;
1658                         break;
1659                 }
1660
1661                 only_release_metadata = false;
1662                 sector_offset = pos & (fs_info->sectorsize - 1);
1663
1664                 extent_changeset_release(data_reserved);
1665                 ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode),
1666                                                   &data_reserved, pos,
1667                                                   write_bytes);
1668                 if (ret < 0) {
1669                         /*
1670                          * If we don't have to COW at the offset, reserve
1671                          * metadata only. write_bytes may get smaller than
1672                          * requested here.
1673                          */
1674                         if (btrfs_check_nocow_lock(BTRFS_I(inode), pos,
1675                                                    &write_bytes) > 0)
1676                                 only_release_metadata = true;
1677                         else
1678                                 break;
1679                 }
1680
1681                 num_pages = DIV_ROUND_UP(write_bytes + offset, PAGE_SIZE);
1682                 WARN_ON(num_pages > nrptrs);
1683                 reserve_bytes = round_up(write_bytes + sector_offset,
1684                                          fs_info->sectorsize);
1685                 WARN_ON(reserve_bytes == 0);
1686                 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(BTRFS_I(inode),
1687                                                       reserve_bytes,
1688                                                       reserve_bytes, false);
1689                 if (ret) {
1690                         if (!only_release_metadata)
1691                                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
1692                                                 data_reserved, pos,
1693                                                 write_bytes);
1694                         else
1695                                 btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1696                         break;
1697                 }
1698
1699                 release_bytes = reserve_bytes;
1700 again:
1701                 /*
1702                  * This is going to setup the pages array with the number of
1703                  * pages we want, so we don't really need to worry about the
1704                  * contents of pages from loop to loop
1705                  */
1706                 ret = prepare_pages(inode, pages, num_pages,
1707                                     pos, write_bytes,
1708                                     force_page_uptodate);
1709                 if (ret) {
1710                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1711                                                        reserve_bytes);
1712                         break;
1713                 }
1714
1715                 extents_locked = lock_and_cleanup_extent_if_need(
1716                                 BTRFS_I(inode), pages,
1717                                 num_pages, pos, write_bytes, &lockstart,
1718                                 &lockend, &cached_state);
1719                 if (extents_locked < 0) {
1720                         if (extents_locked == -EAGAIN)
1721                                 goto again;
1722                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1723                                                        reserve_bytes);
1724                         ret = extents_locked;
1725                         break;
1726                 }
1727
1728                 copied = btrfs_copy_from_user(pos, write_bytes, pages, i);
1729
1730                 num_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, reserve_bytes);
1731                 dirty_sectors = round_up(copied + sector_offset,
1732                                         fs_info->sectorsize);
1733                 dirty_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, dirty_sectors);
1734
1735                 /*
1736                  * if we have trouble faulting in the pages, fall
1737                  * back to one page at a time
1738                  */
1739                 if (copied < write_bytes)
1740                         nrptrs = 1;
1741
1742                 if (copied == 0) {
1743                         force_page_uptodate = true;
1744                         dirty_sectors = 0;
1745                         dirty_pages = 0;
1746                 } else {
1747                         force_page_uptodate = false;
1748                         dirty_pages = DIV_ROUND_UP(copied + offset,
1749                                                    PAGE_SIZE);
1750                 }
1751
1752                 if (num_sectors > dirty_sectors) {
1753                         /* release everything except the sectors we dirtied */
1754                         release_bytes -= dirty_sectors << fs_info->sectorsize_bits;
1755                         if (only_release_metadata) {
1756                                 btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1757                                                         release_bytes, true);
1758                         } else {
1759                                 u64 __pos;
1760
1761                                 __pos = round_down(pos,
1762                                                    fs_info->sectorsize) +
1763                                         (dirty_pages << PAGE_SHIFT);
1764                                 btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1765                                                 data_reserved, __pos,
1766                                                 release_bytes, true);
1767                         }
1768                 }
1769
1770                 release_bytes = round_up(copied + sector_offset,
1771                                         fs_info->sectorsize);
1772
1773                 ret = btrfs_dirty_pages(BTRFS_I(inode), pages,
1774                                         dirty_pages, pos, copied,
1775                                         &cached_state, only_release_metadata);
1776
1777                 /*
1778                  * If we have not locked the extent range, because the range's
1779                  * start offset is >= i_size, we might still have a non-NULL
1780                  * cached extent state, acquired while marking the extent range
1781                  * as delalloc through btrfs_dirty_pages(). Therefore free any
1782                  * possible cached extent state to avoid a memory leak.
1783                  */
1784                 if (extents_locked)
1785                         unlock_extent_cached(&BTRFS_I(inode)->io_tree,
1786                                              lockstart, lockend, &cached_state);
1787                 else
1788                         free_extent_state(cached_state);
1789
1790                 btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), reserve_bytes);
1791                 if (ret) {
1792                         btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1793                         break;
1794                 }
1795
1796                 release_bytes = 0;
1797                 if (only_release_metadata)
1798                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1799
1800                 btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1801
1802                 cond_resched();
1803
1804                 balance_dirty_pages_ratelimited(inode->i_mapping);
1805
1806                 pos += copied;
1807                 num_written += copied;
1808         }
1809
1810         kfree(pages);
1811
1812         if (release_bytes) {
1813                 if (only_release_metadata) {
1814                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1815                         btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1816                                         release_bytes, true);
1817                 } else {
1818                         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1819                                         data_reserved,
1820                                         round_down(pos, fs_info->sectorsize),
1821                                         release_bytes, true);
1822                 }
1823         }
1824
1825         extent_changeset_free(data_reserved);
1826         if (num_written > 0) {
1827                 pagecache_isize_extended(inode, old_isize, iocb->ki_pos);
1828                 iocb->ki_pos += num_written;
1829         }
1830 out:
1831         btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1832         return num_written ? num_written : ret;
1833 }
1834
1835 static ssize_t check_direct_IO(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1836                                const struct iov_iter *iter, loff_t offset)
1837 {
1838         const u32 blocksize_mask = fs_info->sectorsize - 1;
1839
1840         if (offset & blocksize_mask)
1841                 return -EINVAL;
1842
1843         if (iov_iter_alignment(iter) & blocksize_mask)
1844                 return -EINVAL;
1845
1846         return 0;
1847 }
1848
1849 static ssize_t btrfs_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1850 {
1851         const bool is_sync_write = (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC);
1852         struct file *file = iocb->ki_filp;
1853         struct inode *inode = file_inode(file);
1854         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
1855         loff_t pos;
1856         ssize_t written = 0;
1857         ssize_t written_buffered;
1858         size_t prev_left = 0;
1859         loff_t endbyte;
1860         ssize_t err;
1861         unsigned int ilock_flags = 0;
1862
1863         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1864                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1865
1866         /* If the write DIO is within EOF, use a shared lock */
1867         if (iocb->ki_pos + iov_iter_count(from) <= i_size_read(inode))
1868                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_SHARED;
1869
1870 relock:
1871         err = btrfs_inode_lock(inode, ilock_flags);
1872         if (err < 0)
1873                 return err;
1874
1875         err = generic_write_checks(iocb, from);
1876         if (err <= 0) {
1877                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1878                 return err;
1879         }
1880
1881         err = btrfs_write_check(iocb, from, err);
1882         if (err < 0) {
1883                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1884                 goto out;
1885         }
1886
1887         pos = iocb->ki_pos;
1888         /*
1889          * Re-check since file size may have changed just before taking the
1890          * lock or pos may have changed because of O_APPEND in generic_write_check()
1891          */
1892         if ((ilock_flags & BTRFS_ILOCK_SHARED) &&
1893             pos + iov_iter_count(from) > i_size_read(inode)) {
1894                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1895                 ilock_flags &= ~BTRFS_ILOCK_SHARED;
1896                 goto relock;
1897         }
1898
1899         if (check_direct_IO(fs_info, from, pos)) {
1900                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1901                 goto buffered;
1902         }
1903
1904         /*
1905          * We remove IOCB_DSYNC so that we don't deadlock when iomap_dio_rw()
1906          * calls generic_write_sync() (through iomap_dio_complete()), because
1907          * that results in calling fsync (btrfs_sync_file()) which will try to
1908          * lock the inode in exclusive/write mode.
1909          */
1910         if (is_sync_write)
1911                 iocb->ki_flags &= ~IOCB_DSYNC;
1912
1913         /*
1914          * The iov_iter can be mapped to the same file range we are writing to.
1915          * If that's the case, then we will deadlock in the iomap code, because
1916          * it first calls our callback btrfs_dio_iomap_begin(), which will create
1917          * an ordered extent, and after that it will fault in the pages that the
1918          * iov_iter refers to. During the fault in we end up in the readahead
1919          * pages code (starting at btrfs_readahead()), which will lock the range,
1920          * find that ordered extent and then wait for it to complete (at
1921          * btrfs_lock_and_flush_ordered_range()), resulting in a deadlock since
1922          * obviously the ordered extent can never complete as we didn't submit
1923          * yet the respective bio(s). This always happens when the buffer is
1924          * memory mapped to the same file range, since the iomap DIO code always
1925          * invalidates pages in the target file range (after starting and waiting
1926          * for any writeback).
1927          *
1928          * So here we disable page faults in the iov_iter and then retry if we
1929          * got -EFAULT, faulting in the pages before the retry.
1930          */
1931 again:
1932         from->nofault = true;
1933         err = btrfs_dio_rw(iocb, from, written);
1934         from->nofault = false;
1935
1936         /* No increment (+=) because iomap returns a cumulative value. */
1937         if (err > 0)
1938                 written = err;
1939
1940         if (iov_iter_count(from) > 0 && (err == -EFAULT || err > 0)) {
1941                 const size_t left = iov_iter_count(from);
1942                 /*
1943                  * We have more data left to write. Try to fault in as many as
1944                  * possible of the remainder pages and retry. We do this without
1945                  * releasing and locking again the inode, to prevent races with
1946                  * truncate.
1947                  *
1948                  * Also, in case the iov refers to pages in the file range of the
1949                  * file we want to write to (due to a mmap), we could enter an
1950                  * infinite loop if we retry after faulting the pages in, since
1951                  * iomap will invalidate any pages in the range early on, before
1952                  * it tries to fault in the pages of the iov. So we keep track of
1953                  * how much was left of iov in the previous EFAULT and fallback
1954                  * to buffered IO in case we haven't made any progress.
1955                  */
1956                 if (left == prev_left) {
1957                         err = -ENOTBLK;
1958                 } else {
1959                         fault_in_iov_iter_readable(from, left);
1960                         prev_left = left;
1961                         goto again;
1962                 }
1963         }
1964
1965         btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1966
1967         /*
1968          * Add back IOCB_DSYNC. Our caller, btrfs_file_write_iter(), will do
1969          * the fsync (call generic_write_sync()).
1970          */
1971         if (is_sync_write)
1972                 iocb->ki_flags |= IOCB_DSYNC;
1973
1974         /* If 'err' is -ENOTBLK then it means we must fallback to buffered IO. */
1975         if ((err < 0 && err != -ENOTBLK) || !iov_iter_count(from))
1976                 goto out;
1977
1978 buffered:
1979         pos = iocb->ki_pos;
1980         written_buffered = btrfs_buffered_write(iocb, from);
1981         if (written_buffered < 0) {
1982                 err = written_buffered;
1983                 goto out;
1984         }
1985         /*
1986          * Ensure all data is persisted. We want the next direct IO read to be
1987          * able to read what was just written.
1988          */
1989         endbyte = pos + written_buffered - 1;
1990         err = btrfs_fdatawrite_range(inode, pos, endbyte);
1991         if (err)
1992                 goto out;
1993         err = filemap_fdatawait_range(inode->i_mapping, pos, endbyte);
1994         if (err)
1995                 goto out;
1996         written += written_buffered;
1997         iocb->ki_pos = pos + written_buffered;
1998         invalidate_mapping_pages(file->f_mapping, pos >> PAGE_SHIFT,
1999                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
2000 out:
2001         return err < 0 ? err : written;
2002 }
2003
2004 static ssize_t btrfs_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
2005                         const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
2006 {
2007         struct file *file = iocb->ki_filp;
2008         struct inode *inode = file_inode(file);
2009         loff_t count;
2010         ssize_t ret;
2011
2012         btrfs_inode_lock(inode, 0);
2013         count = encoded->len;
2014         ret = generic_write_checks_count(iocb, &count);
2015         if (ret == 0 && count != encoded->len) {
2016                 /*
2017                  * The write got truncated by generic_write_checks_count(). We
2018                  * can't do a partial encoded write.
2019                  */
2020                 ret = -EFBIG;
2021         }
2022         if (ret || encoded->len == 0)
2023                 goto out;
2024
2025         ret = btrfs_write_check(iocb, from, encoded->len);
2026         if (ret < 0)
2027                 goto out;
2028
2029         ret = btrfs_do_encoded_write(iocb, from, encoded);
2030 out:
2031         btrfs_inode_unlock(inode, 0);
2032         return ret;
2033 }
2034
2035 ssize_t btrfs_do_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
2036                             const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
2037 {
2038         struct file *file = iocb->ki_filp;
2039         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file_inode(file));
2040         ssize_t num_written, num_sync;
2041         const bool sync = iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC;
2042
2043         /*
2044          * If the fs flips readonly due to some impossible error, although we
2045          * have opened a file as writable, we have to stop this write operation
2046          * to ensure consistency.
2047          */
2048         if (BTRFS_FS_ERROR(inode->root->fs_info))
2049                 return -EROFS;
2050
2051         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) && !(iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT))
2052                 return -EOPNOTSUPP;
2053
2054         if (sync)
2055                 atomic_inc(&inode->sync_writers);
2056
2057         if (encoded) {
2058                 num_written = btrfs_encoded_write(iocb, from, encoded);
2059                 num_sync = encoded->len;
2060         } else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2061                 num_written = num_sync = btrfs_direct_write(iocb, from);
2062         } else {
2063                 num_written = num_sync = btrfs_buffered_write(iocb, from);
2064         }
2065
2066         btrfs_set_inode_last_sub_trans(inode);
2067
2068         if (num_sync > 0) {
2069                 num_sync = generic_write_sync(iocb, num_sync);
2070                 if (num_sync < 0)
2071                         num_written = num_sync;
2072         }
2073
2074         if (sync)
2075                 atomic_dec(&inode->sync_writers);
2076
2077         current->backing_dev_info = NULL;
2078         return num_written;
2079 }
2080
2081 static ssize_t btrfs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
2082 {
2083         return btrfs_do_write_iter(iocb, from, NULL);
2084 }
2085
2086 int btrfs_release_file(struct inode *inode, struct file *filp)
2087 {
2088         struct btrfs_file_private *private = filp->private_data;
2089
2090         if (private && private->filldir_buf)
2091                 kfree(private->filldir_buf);
2092         kfree(private);
2093         filp->private_data = NULL;
2094
2095         /*
2096          * Set by setattr when we are about to truncate a file from a non-zero
2097          * size to a zero size.  This tries to flush down new bytes that may
2098          * have been written if the application were using truncate to replace
2099          * a file in place.
2100          */
2101         if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
2102                                &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
2103                         filemap_flush(inode->i_mapping);
2104         return 0;
2105 }
2106
2107 static int start_ordered_ops(struct inode *inode, loff_t start, loff_t end)
2108 {
2109         int ret;
2110         struct blk_plug plug;
2111
2112         /*
2113          * This is only called in fsync, which would do synchronous writes, so
2114          * a plug can merge adjacent IOs as much as possible.  Esp. in case of
2115          * multiple disks using raid profile, a large IO can be split to
2116          * several segments of stripe length (currently 64K).
2117          */
2118         blk_start_plug(&plug);
2119         atomic_inc(&BTRFS_I(inode)->sync_writers);
2120         ret = btrfs_fdatawrite_range(inode, start, end);
2121         atomic_dec(&BTRFS_I(inode)->sync_writers);
2122         blk_finish_plug(&plug);
2123
2124         return ret;
2125 }
2126
2127 static inline bool skip_inode_logging(const struct btrfs_log_ctx *ctx)
2128 {
2129         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(ctx->inode);
2130         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
2131
2132         if (btrfs_inode_in_log(inode, fs_info->generation) &&
2133             list_empty(&ctx->ordered_extents))
2134                 return true;
2135
2136         /*
2137          * If we are doing a fast fsync we can not bail out if the inode's
2138          * last_trans is <= then the last committed transaction, because we only
2139          * update the last_trans of the inode during ordered extent completion,
2140          * and for a fast fsync we don't wait for that, we only wait for the
2141          * writeback to complete.
2142          */
2143         if (inode->last_trans <= fs_info->last_trans_committed &&
2144             (test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags) ||
2145              list_empty(&ctx->ordered_extents)))
2146                 return true;
2147
2148         return false;
2149 }
2150
2151 /*
2152  * fsync call for both files and directories.  This logs the inode into
2153  * the tree log instead of forcing full commits whenever possible.
2154  *
2155  * It needs to call filemap_fdatawait so that all ordered extent updates are
2156  * in the metadata btree are up to date for copying to the log.
2157  *
2158  * It drops the inode mutex before doing the tree log commit.  This is an
2159  * important optimization for directories because holding the mutex prevents
2160  * new operations on the dir while we write to disk.
2161  */
2162 int btrfs_sync_file(struct file *file, loff_t start, loff_t end, int datasync)
2163 {
2164         struct dentry *dentry = file_dentry(file);
2165         struct inode *inode = d_inode(dentry);
2166         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
2167         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2168         struct btrfs_trans_handle *trans;
2169         struct btrfs_log_ctx ctx;
2170         int ret = 0, err;
2171         u64 len;
2172         bool full_sync;
2173
2174         trace_btrfs_sync_file(file, datasync);
2175
2176         btrfs_init_log_ctx(&ctx, inode);
2177
2178         /*
2179          * Always set the range to a full range, otherwise we can get into
2180          * several problems, from missing file extent items to represent holes
2181          * when not using the NO_HOLES feature, to log tree corruption due to
2182          * races between hole detection during logging and completion of ordered
2183          * extents outside the range, to missing checksums due to ordered extents
2184          * for which we flushed only a subset of their pages.
2185          */
2186         start = 0;
2187         end = LLONG_MAX;
2188         len = (u64)LLONG_MAX + 1;
2189
2190         /*
2191          * We write the dirty pages in the range and wait until they complete
2192          * out of the ->i_mutex. If so, we can flush the dirty pages by
2193          * multi-task, and make the performance up.  See
2194          * btrfs_wait_ordered_range for an explanation of the ASYNC check.
2195          */
2196         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
2197         if (ret)
2198                 goto out;
2199
2200         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2201
2202         atomic_inc(&root->log_batch);
2203
2204         /*
2205          * Always check for the full sync flag while holding the inode's lock,
2206          * to avoid races with other tasks. The flag must be either set all the
2207          * time during logging or always off all the time while logging.
2208          */
2209         full_sync = test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
2210                              &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
2211
2212         /*
2213          * Before we acquired the inode's lock and the mmap lock, someone may
2214          * have dirtied more pages in the target range. We need to make sure
2215          * that writeback for any such pages does not start while we are logging
2216          * the inode, because if it does, any of the following might happen when
2217          * we are not doing a full inode sync:
2218          *
2219          * 1) We log an extent after its writeback finishes but before its
2220          *    checksums are added to the csum tree, leading to -EIO errors
2221          *    when attempting to read the extent after a log replay.
2222          *
2223          * 2) We can end up logging an extent before its writeback finishes.
2224          *    Therefore after the log replay we will have a file extent item
2225          *    pointing to an unwritten extent (and no data checksums as well).
2226          *
2227          * So trigger writeback for any eventual new dirty pages and then we
2228          * wait for all ordered extents to complete below.
2229          */
2230         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
2231         if (ret) {
2232                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2233                 goto out;
2234         }
2235
2236         /*
2237          * We have to do this here to avoid the priority inversion of waiting on
2238          * IO of a lower priority task while holding a transaction open.
2239          *
2240          * For a full fsync we wait for the ordered extents to complete while
2241          * for a fast fsync we wait just for writeback to complete, and then
2242          * attach the ordered extents to the transaction so that a transaction
2243          * commit waits for their completion, to avoid data loss if we fsync,
2244          * the current transaction commits before the ordered extents complete
2245          * and a power failure happens right after that.
2246          *
2247          * For zoned filesystem, if a write IO uses a ZONE_APPEND command, the
2248          * logical address recorded in the ordered extent may change. We need
2249          * to wait for the IO to stabilize the logical address.
2250          */
2251         if (full_sync || btrfs_is_zoned(fs_info)) {
2252                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
2253         } else {
2254                 /*
2255                  * Get our ordered extents as soon as possible to avoid doing
2256                  * checksum lookups in the csum tree, and use instead the
2257                  * checksums attached to the ordered extents.
2258                  */
2259                 btrfs_get_ordered_extents_for_logging(BTRFS_I(inode),
2260                                                       &ctx.ordered_extents);
2261                 ret = filemap_fdatawait_range(inode->i_mapping, start, end);
2262         }
2263
2264         if (ret)
2265                 goto out_release_extents;
2266
2267         atomic_inc(&root->log_batch);
2268
2269         smp_mb();
2270         if (skip_inode_logging(&ctx)) {
2271                 /*
2272                  * We've had everything committed since the last time we were
2273                  * modified so clear this flag in case it was set for whatever
2274                  * reason, it's no longer relevant.
2275                  */
2276                 clear_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
2277                           &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
2278                 /*
2279                  * An ordered extent might have started before and completed
2280                  * already with io errors, in which case the inode was not
2281                  * updated and we end up here. So check the inode's mapping
2282                  * for any errors that might have happened since we last
2283                  * checked called fsync.
2284                  */
2285                 ret = filemap_check_wb_err(inode->i_mapping, file->f_wb_err);
2286                 goto out_release_extents;
2287         }
2288
2289         /*
2290          * We use start here because we will need to wait on the IO to complete
2291          * in btrfs_sync_log, which could require joining a transaction (for
2292          * example checking cross references in the nocow path).  If we use join
2293          * here we could get into a situation where we're waiting on IO to
2294          * happen that is blocked on a transaction trying to commit.  With start
2295          * we inc the extwriter counter, so we wait for all extwriters to exit
2296          * before we start blocking joiners.  This comment is to keep somebody
2297          * from thinking they are super smart and changing this to
2298          * btrfs_join_transaction *cough*Josef*cough*.
2299          */
2300         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
2301         if (IS_ERR(trans)) {
2302                 ret = PTR_ERR(trans);
2303                 goto out_release_extents;
2304         }
2305         trans->in_fsync = true;
2306
2307         ret = btrfs_log_dentry_safe(trans, dentry, &ctx);
2308         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
2309         if (ret < 0) {
2310                 /* Fallthrough and commit/free transaction. */
2311                 ret = 1;
2312         }
2313
2314         /* we've logged all the items and now have a consistent
2315          * version of the file in the log.  It is possible that
2316          * someone will come in and modify the file, but that's
2317          * fine because the log is consistent on disk, and we
2318          * have references to all of the file's extents
2319          *
2320          * It is possible that someone will come in and log the
2321          * file again, but that will end up using the synchronization
2322          * inside btrfs_sync_log to keep things safe.
2323          */
2324         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2325
2326         if (ret == BTRFS_NO_LOG_SYNC) {
2327                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
2328                 goto out;
2329         }
2330
2331         /* We successfully logged the inode, attempt to sync the log. */
2332         if (!ret) {
2333                 ret = btrfs_sync_log(trans, root, &ctx);
2334                 if (!ret) {
2335                         ret = btrfs_end_transaction(trans);
2336                         goto out;
2337                 }
2338         }
2339
2340         /*
2341          * At this point we need to commit the transaction because we had
2342          * btrfs_need_log_full_commit() or some other error.
2343          *
2344          * If we didn't do a full sync we have to stop the trans handle, wait on
2345          * the ordered extents, start it again and commit the transaction.  If
2346          * we attempt to wait on the ordered extents here we could deadlock with
2347          * something like fallocate() that is holding the extent lock trying to
2348          * start a transaction while some other thread is trying to commit the
2349          * transaction while we (fsync) are currently holding the transaction
2350          * open.
2351          */
2352         if (!full_sync) {
2353                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
2354                 if (ret)
2355                         goto out;
2356                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
2357                 if (ret)
2358                         goto out;
2359
2360                 /*
2361                  * This is safe to use here because we're only interested in
2362                  * making sure the transaction that had the ordered extents is
2363                  * committed.  We aren't waiting on anything past this point,
2364                  * we're purely getting the transaction and committing it.
2365                  */
2366                 trans = btrfs_attach_transaction_barrier(root);
2367                 if (IS_ERR(trans)) {
2368                         ret = PTR_ERR(trans);
2369
2370                         /*
2371                          * We committed the transaction and there's no currently
2372                          * running transaction, this means everything we care
2373                          * about made it to disk and we are done.
2374                          */
2375                         if (ret == -ENOENT)
2376                                 ret = 0;
2377                         goto out;
2378                 }
2379         }
2380
2381         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2382 out:
2383         ASSERT(list_empty(&ctx.list));
2384         err = file_check_and_advance_wb_err(file);
2385         if (!ret)
2386                 ret = err;
2387         return ret > 0 ? -EIO : ret;
2388
2389 out_release_extents:
2390         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
2391         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2392         goto out;
2393 }
2394
2395 static const struct vm_operations_struct btrfs_file_vm_ops = {
2396         .fault          = filemap_fault,
2397         .map_pages      = filemap_map_pages,
2398         .page_mkwrite   = btrfs_page_mkwrite,
2399 };
2400
2401 static int btrfs_file_mmap(struct file  *filp, struct vm_area_struct *vma)
2402 {
2403         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2404
2405         if (!mapping->a_ops->read_folio)
2406                 return -ENOEXEC;
2407
2408         file_accessed(filp);
2409         vma->vm_ops = &btrfs_file_vm_ops;
2410
2411         return 0;
2412 }
2413
2414 static int hole_mergeable(struct btrfs_inode *inode, struct extent_buffer *leaf,
2415                           int slot, u64 start, u64 end)
2416 {
2417         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2418         struct btrfs_key key;
2419
2420         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
2421                 return 0;
2422
2423         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2424         if (key.objectid != btrfs_ino(inode) ||
2425             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
2426                 return 0;
2427
2428         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2429
2430         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG)
2431                 return 0;
2432
2433         if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi))
2434                 return 0;
2435
2436         if (key.offset == end)
2437                 return 1;
2438         if (key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) == start)
2439                 return 1;
2440         return 0;
2441 }
2442
2443 static int fill_holes(struct btrfs_trans_handle *trans,
2444                 struct btrfs_inode *inode,
2445                 struct btrfs_path *path, u64 offset, u64 end)
2446 {
2447         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2448         struct btrfs_root *root = inode->root;
2449         struct extent_buffer *leaf;
2450         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2451         struct extent_map *hole_em;
2452         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
2453         struct btrfs_key key;
2454         int ret;
2455
2456         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES))
2457                 goto out;
2458
2459         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2460         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2461         key.offset = offset;
2462
2463         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2464         if (ret <= 0) {
2465                 /*
2466                  * We should have dropped this offset, so if we find it then
2467                  * something has gone horribly wrong.
2468                  */
2469                 if (ret == 0)
2470                         ret = -EINVAL;
2471                 return ret;
2472         }
2473
2474         leaf = path->nodes[0];
2475         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0] - 1, offset, end)) {
2476                 u64 num_bytes;
2477
2478                 path->slots[0]--;
2479                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2480                                     struct btrfs_file_extent_item);
2481                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) +
2482                         end - offset;
2483                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2484                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2485                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2486                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2487                 goto out;
2488         }
2489
2490         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0], offset, end)) {
2491                 u64 num_bytes;
2492
2493                 key.offset = offset;
2494                 btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &key);
2495                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2496                                     struct btrfs_file_extent_item);
2497                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) + end -
2498                         offset;
2499                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2500                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2501                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2502                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2503                 goto out;
2504         }
2505         btrfs_release_path(path);
2506
2507         ret = btrfs_insert_file_extent(trans, root, btrfs_ino(inode),
2508                         offset, 0, 0, end - offset, 0, end - offset, 0, 0, 0);
2509         if (ret)
2510                 return ret;
2511
2512 out:
2513         btrfs_release_path(path);
2514
2515         hole_em = alloc_extent_map();
2516         if (!hole_em) {
2517                 btrfs_drop_extent_cache(inode, offset, end - 1, 0);
2518                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2519         } else {
2520                 hole_em->start = offset;
2521                 hole_em->len = end - offset;
2522                 hole_em->ram_bytes = hole_em->len;
2523                 hole_em->orig_start = offset;
2524
2525                 hole_em->block_start = EXTENT_MAP_HOLE;
2526                 hole_em->block_len = 0;
2527                 hole_em->orig_block_len = 0;
2528                 hole_em->compress_type = BTRFS_COMPRESS_NONE;
2529                 hole_em->generation = trans->transid;
2530
2531                 do {
2532                         btrfs_drop_extent_cache(inode, offset, end - 1, 0);
2533                         write_lock(&em_tree->lock);
2534                         ret = add_extent_mapping(em_tree, hole_em, 1);
2535                         write_unlock(&em_tree->lock);
2536                 } while (ret == -EEXIST);
2537                 free_extent_map(hole_em);
2538                 if (ret)
2539                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2540         }
2541
2542         return 0;
2543 }
2544
2545 /*
2546  * Find a hole extent on given inode and change start/len to the end of hole
2547  * extent.(hole/vacuum extent whose em->start <= start &&
2548  *         em->start + em->len > start)
2549  * When a hole extent is found, return 1 and modify start/len.
2550  */
2551 static int find_first_non_hole(struct btrfs_inode *inode, u64 *start, u64 *len)
2552 {
2553         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
2554         struct extent_map *em;
2555         int ret = 0;
2556
2557         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, 0,
2558                               round_down(*start, fs_info->sectorsize),
2559                               round_up(*len, fs_info->sectorsize));
2560         if (IS_ERR(em))
2561                 return PTR_ERR(em);
2562
2563         /* Hole or vacuum extent(only exists in no-hole mode) */
2564         if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE) {
2565                 ret = 1;
2566                 *len = em->start + em->len > *start + *len ?
2567                        0 : *start + *len - em->start - em->len;
2568                 *start = em->start + em->len;
2569         }
2570         free_extent_map(em);
2571         return ret;
2572 }
2573
2574 static void btrfs_punch_hole_lock_range(struct inode *inode,
2575                                         const u64 lockstart,
2576                                         const u64 lockend,
2577                                         struct extent_state **cached_state)
2578 {
2579         /*
2580          * For subpage case, if the range is not at page boundary, we could
2581          * have pages at the leading/tailing part of the range.
2582          * This could lead to dead loop since filemap_range_has_page()
2583          * will always return true.
2584          * So here we need to do extra page alignment for
2585          * filemap_range_has_page().
2586          */
2587         const u64 page_lockstart = round_up(lockstart, PAGE_SIZE);
2588         const u64 page_lockend = round_down(lockend + 1, PAGE_SIZE) - 1;
2589
2590         while (1) {
2591                 truncate_pagecache_range(inode, lockstart, lockend);
2592
2593                 lock_extent_bits(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2594                                  cached_state);
2595                 /*
2596                  * We can't have ordered extents in the range, nor dirty/writeback
2597                  * pages, because we have locked the inode's VFS lock in exclusive
2598                  * mode, we have locked the inode's i_mmap_lock in exclusive mode,
2599                  * we have flushed all delalloc in the range and we have waited
2600                  * for any ordered extents in the range to complete.
2601                  * We can race with anyone reading pages from this range, so after
2602                  * locking the range check if we have pages in the range, and if
2603                  * we do, unlock the range and retry.
2604                  */
2605                 if (!filemap_range_has_page(inode->i_mapping, page_lockstart,
2606                                             page_lockend))
2607                         break;
2608
2609                 unlock_extent_cached(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
2610                                      lockend, cached_state);
2611         }
2612
2613         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), lockstart, lockend);
2614 }
2615
2616 static int btrfs_insert_replace_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2617                                      struct btrfs_inode *inode,
2618                                      struct btrfs_path *path,
2619                                      struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2620                                      const u64 replace_len,
2621                                      const u64 bytes_to_drop)
2622 {
2623         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2624         struct btrfs_root *root = inode->root;
2625         struct btrfs_file_extent_item *extent;
2626         struct extent_buffer *leaf;
2627         struct btrfs_key key;
2628         int slot;
2629         struct btrfs_ref ref = { 0 };
2630         int ret;
2631
2632         if (replace_len == 0)
2633                 return 0;
2634
2635         if (extent_info->disk_offset == 0 &&
2636             btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES)) {
2637                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2638                 return 0;
2639         }
2640
2641         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2642         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2643         key.offset = extent_info->file_offset;
2644         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
2645                                       sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2646         if (ret)
2647                 return ret;
2648         leaf = path->nodes[0];
2649         slot = path->slots[0];
2650         write_extent_buffer(leaf, extent_info->extent_buf,
2651                             btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2652                             sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2653         extent = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2654         ASSERT(btrfs_file_extent_type(leaf, extent) != BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE);
2655         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, extent, extent_info->data_offset);
2656         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, extent, replace_len);
2657         if (extent_info->is_new_extent)
2658                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, extent, trans->transid);
2659         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2660         btrfs_release_path(path);
2661
2662         ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(inode, extent_info->file_offset,
2663                                                 replace_len);
2664         if (ret)
2665                 return ret;
2666
2667         /* If it's a hole, nothing more needs to be done. */
2668         if (extent_info->disk_offset == 0) {
2669                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2670                 return 0;
2671         }
2672
2673         btrfs_update_inode_bytes(inode, replace_len, bytes_to_drop);
2674
2675         if (extent_info->is_new_extent && extent_info->insertions == 0) {
2676                 key.objectid = extent_info->disk_offset;
2677                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
2678                 key.offset = extent_info->disk_len;
2679                 ret = btrfs_alloc_reserved_file_extent(trans, root,
2680                                                        btrfs_ino(inode),
2681                                                        extent_info->file_offset,
2682                                                        extent_info->qgroup_reserved,
2683                                                        &key);
2684         } else {
2685                 u64 ref_offset;
2686
2687                 btrfs_init_generic_ref(&ref, BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
2688                                        extent_info->disk_offset,
2689                                        extent_info->disk_len, 0);
2690                 ref_offset = extent_info->file_offset - extent_info->data_offset;
2691                 btrfs_init_data_ref(&ref, root->root_key.objectid,
2692                                     btrfs_ino(inode), ref_offset, 0, false);
2693                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
2694         }
2695
2696         extent_info->insertions++;
2697
2698         return ret;
2699 }
2700
2701 /*
2702  * The respective range must have been previously locked, as well as the inode.
2703  * The end offset is inclusive (last byte of the range).
2704  * @extent_info is NULL for fallocate's hole punching and non-NULL when replacing
2705  * the file range with an extent.
2706  * When not punching a hole, we don't want to end up in a state where we dropped
2707  * extents without inserting a new one, so we must abort the transaction to avoid
2708  * a corruption.
2709  */
2710 int btrfs_replace_file_extents(struct btrfs_inode *inode,
2711                                struct btrfs_path *path, const u64 start,
2712                                const u64 end,
2713                                struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2714                                struct btrfs_trans_handle **trans_out)
2715 {
2716         struct btrfs_drop_extents_args drop_args = { 0 };
2717         struct btrfs_root *root = inode->root;
2718         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
2719         u64 min_size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2720         u64 ino_size = round_up(inode->vfs_inode.i_size, fs_info->sectorsize);
2721         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2722         struct btrfs_block_rsv *rsv;
2723         unsigned int rsv_count;
2724         u64 cur_offset;
2725         u64 len = end - start;
2726         int ret = 0;
2727
2728         if (end <= start)
2729                 return -EINVAL;
2730
2731         rsv = btrfs_alloc_block_rsv(fs_info, BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
2732         if (!rsv) {
2733                 ret = -ENOMEM;
2734                 goto out;
2735         }
2736         rsv->size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2737         rsv->failfast = 1;
2738
2739         /*
2740          * 1 - update the inode
2741          * 1 - removing the extents in the range
2742          * 1 - adding the hole extent if no_holes isn't set or if we are
2743          *     replacing the range with a new extent
2744          */
2745         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES) || extent_info)
2746                 rsv_count = 3;
2747         else
2748                 rsv_count = 2;
2749
2750         trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2751         if (IS_ERR(trans)) {
2752                 ret = PTR_ERR(trans);
2753                 trans = NULL;
2754                 goto out_free;
2755         }
2756
2757         ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv, rsv,
2758                                       min_size, false);
2759         if (WARN_ON(ret))
2760                 goto out_trans;
2761         trans->block_rsv = rsv;
2762
2763         cur_offset = start;
2764         drop_args.path = path;
2765         drop_args.end = end + 1;
2766         drop_args.drop_cache = true;
2767         while (cur_offset < end) {
2768                 drop_args.start = cur_offset;
2769                 ret = btrfs_drop_extents(trans, root, inode, &drop_args);
2770                 /* If we are punching a hole decrement the inode's byte count */
2771                 if (!extent_info)
2772                         btrfs_update_inode_bytes(inode, 0,
2773                                                  drop_args.bytes_found);
2774                 if (ret != -ENOSPC) {
2775                         /*
2776                          * The only time we don't want to abort is if we are
2777                          * attempting to clone a partial inline extent, in which
2778                          * case we'll get EOPNOTSUPP.  However if we aren't
2779                          * clone we need to abort no matter what, because if we
2780                          * got EOPNOTSUPP via prealloc then we messed up and
2781                          * need to abort.
2782                          */
2783                         if (ret &&
2784                             (ret != -EOPNOTSUPP ||
2785                              (extent_info && extent_info->is_new_extent)))
2786                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2787                         break;
2788                 }
2789
2790                 trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2791
2792                 if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end &&
2793                     cur_offset < ino_size) {
2794                         ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2795                                          drop_args.drop_end);
2796                         if (ret) {
2797                                 /*
2798                                  * If we failed then we didn't insert our hole
2799                                  * entries for the area we dropped, so now the
2800                                  * fs is corrupted, so we must abort the
2801                                  * transaction.
2802                                  */
2803                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2804                                 break;
2805                         }
2806                 } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2807                         /*
2808                          * We are past the i_size here, but since we didn't
2809                          * insert holes we need to clear the mapped area so we
2810                          * know to not set disk_i_size in this area until a new
2811                          * file extent is inserted here.
2812                          */
2813                         ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode,
2814                                         cur_offset,
2815                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2816                         if (ret) {
2817                                 /*
2818                                  * We couldn't clear our area, so we could
2819                                  * presumably adjust up and corrupt the fs, so
2820                                  * we need to abort.
2821                                  */
2822                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2823                                 break;
2824                         }
2825                 }
2826
2827                 if (extent_info &&
2828                     drop_args.drop_end > extent_info->file_offset) {
2829                         u64 replace_len = drop_args.drop_end -
2830                                           extent_info->file_offset;
2831
2832                         ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2833                                         extent_info, replace_len,
2834                                         drop_args.bytes_found);
2835                         if (ret) {
2836                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2837                                 break;
2838                         }
2839                         extent_info->data_len -= replace_len;
2840                         extent_info->data_offset += replace_len;
2841                         extent_info->file_offset += replace_len;
2842                 }
2843
2844                 /*
2845                  * We are releasing our handle on the transaction, balance the
2846                  * dirty pages of the btree inode and flush delayed items, and
2847                  * then get a new transaction handle, which may now point to a
2848                  * new transaction in case someone else may have committed the
2849                  * transaction we used to replace/drop file extent items. So
2850                  * bump the inode's iversion and update mtime and ctime except
2851                  * if we are called from a dedupe context. This is because a
2852                  * power failure/crash may happen after the transaction is
2853                  * committed and before we finish replacing/dropping all the
2854                  * file extent items we need.
2855                  */
2856                 inode_inc_iversion(&inode->vfs_inode);
2857
2858                 if (!extent_info || extent_info->update_times) {
2859                         inode->vfs_inode.i_mtime = current_time(&inode->vfs_inode);
2860                         inode->vfs_inode.i_ctime = inode->vfs_inode.i_mtime;
2861                 }
2862
2863                 ret = btrfs_update_inode(trans, root, inode);
2864                 if (ret)
2865                         break;
2866
2867                 btrfs_end_transaction(trans);
2868                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
2869
2870                 trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2871                 if (IS_ERR(trans)) {
2872                         ret = PTR_ERR(trans);
2873                         trans = NULL;
2874                         break;
2875                 }
2876
2877                 ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv,
2878                                               rsv, min_size, false);
2879                 if (WARN_ON(ret))
2880                         break;
2881                 trans->block_rsv = rsv;
2882
2883                 cur_offset = drop_args.drop_end;
2884                 len = end - cur_offset;
2885                 if (!extent_info && len) {
2886                         ret = find_first_non_hole(inode, &cur_offset, &len);
2887                         if (unlikely(ret < 0))
2888                                 break;
2889                         if (ret && !len) {
2890                                 ret = 0;
2891                                 break;
2892                         }
2893                 }
2894         }
2895
2896         /*
2897          * If we were cloning, force the next fsync to be a full one since we
2898          * we replaced (or just dropped in the case of cloning holes when
2899          * NO_HOLES is enabled) file extent items and did not setup new extent
2900          * maps for the replacement extents (or holes).
2901          */
2902         if (extent_info && !extent_info->is_new_extent)
2903                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2904
2905         if (ret)
2906                 goto out_trans;
2907
2908         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2909         /*
2910          * If we are using the NO_HOLES feature we might have had already an
2911          * hole that overlaps a part of the region [lockstart, lockend] and
2912          * ends at (or beyond) lockend. Since we have no file extent items to
2913          * represent holes, drop_end can be less than lockend and so we must
2914          * make sure we have an extent map representing the existing hole (the
2915          * call to __btrfs_drop_extents() might have dropped the existing extent
2916          * map representing the existing hole), otherwise the fast fsync path
2917          * will not record the existence of the hole region
2918          * [existing_hole_start, lockend].
2919          */
2920         if (drop_args.drop_end <= end)
2921                 drop_args.drop_end = end + 1;
2922         /*
2923          * Don't insert file hole extent item if it's for a range beyond eof
2924          * (because it's useless) or if it represents a 0 bytes range (when
2925          * cur_offset == drop_end).
2926          */
2927         if (!extent_info && cur_offset < ino_size &&
2928             cur_offset < drop_args.drop_end) {
2929                 ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2930                                  drop_args.drop_end);
2931                 if (ret) {
2932                         /* Same comment as above. */
2933                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2934                         goto out_trans;
2935                 }
2936         } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2937                 /* See the comment in the loop above for the reasoning here. */
2938                 ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode, cur_offset,
2939                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2940                 if (ret) {
2941                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2942                         goto out_trans;
2943                 }
2944
2945         }
2946         if (extent_info) {
2947                 ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2948                                 extent_info, extent_info->data_len,
2949                                 drop_args.bytes_found);
2950                 if (ret) {
2951                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2952                         goto out_trans;
2953                 }
2954         }
2955
2956 out_trans:
2957         if (!trans)
2958                 goto out_free;
2959
2960         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2961         if (ret)
2962                 btrfs_end_transaction(trans);
2963         else
2964                 *trans_out = trans;
2965 out_free:
2966         btrfs_free_block_rsv(fs_info, rsv);
2967 out:
2968         return ret;
2969 }
2970
2971 static int btrfs_punch_hole(struct file *file, loff_t offset, loff_t len)
2972 {
2973         struct inode *inode = file_inode(file);
2974         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
2975         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2976         struct extent_state *cached_state = NULL;
2977         struct btrfs_path *path;
2978         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2979         u64 lockstart;
2980         u64 lockend;
2981         u64 tail_start;
2982         u64 tail_len;
2983         u64 orig_start = offset;
2984         int ret = 0;
2985         bool same_block;
2986         u64 ino_size;
2987         bool truncated_block = false;
2988         bool updated_inode = false;
2989
2990         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2991
2992         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, offset, len);
2993         if (ret)
2994                 goto out_only_mutex;
2995
2996         ino_size = round_up(inode->i_size, fs_info->sectorsize);
2997         ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2998         if (ret < 0)
2999                 goto out_only_mutex;
3000         if (ret && !len) {
3001                 /* Already in a large hole */
3002                 ret = 0;
3003                 goto out_only_mutex;
3004         }
3005
3006         ret = file_modified(file);
3007         if (ret)
3008                 goto out_only_mutex;
3009
3010         lockstart = round_up(offset, btrfs_inode_sectorsize(BTRFS_I(inode)));
3011         lockend = round_down(offset + len,
3012                              btrfs_inode_sectorsize(BTRFS_I(inode))) - 1;
3013         same_block = (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset))
3014                 == (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1));
3015         /*
3016          * We needn't truncate any block which is beyond the end of the file
3017          * because we are sure there is no data there.
3018          */
3019         /*
3020          * Only do this if we are in the same block and we aren't doing the
3021          * entire block.
3022          */
3023         if (same_block && len < fs_info->sectorsize) {
3024                 if (offset < ino_size) {
3025                         truncated_block = true;
3026                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
3027                                                    0);
3028                 } else {
3029                         ret = 0;
3030                 }
3031                 goto out_only_mutex;
3032         }
3033
3034         /* zero back part of the first block */
3035         if (offset < ino_size) {
3036                 truncated_block = true;
3037                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
3038                 if (ret) {
3039                         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3040                         return ret;
3041                 }
3042         }
3043
3044         /* Check the aligned pages after the first unaligned page,
3045          * if offset != orig_start, which means the first unaligned page
3046          * including several following pages are already in holes,
3047          * the extra check can be skipped */
3048         if (offset == orig_start) {
3049                 /* after truncate page, check hole again */
3050                 len = offset + len - lockstart;
3051                 offset = lockstart;
3052                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
3053                 if (ret < 0)
3054                         goto out_only_mutex;
3055                 if (ret && !len) {
3056                         ret = 0;
3057                         goto out_only_mutex;
3058                 }
3059                 lockstart = offset;
3060         }
3061
3062         /* Check the tail unaligned part is in a hole */
3063         tail_start = lockend + 1;
3064         tail_len = offset + len - tail_start;
3065         if (tail_len) {
3066                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &tail_start, &tail_len);
3067                 if (unlikely(ret < 0))
3068                         goto out_only_mutex;
3069                 if (!ret) {
3070                         /* zero the front end of the last page */
3071                         if (tail_start + tail_len < ino_size) {
3072                                 truncated_block = true;
3073                                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode),
3074                                                         tail_start + tail_len,
3075                                                         0, 1);
3076                                 if (ret)
3077                                         goto out_only_mutex;
3078                         }
3079                 }
3080         }
3081
3082         if (lockend < lockstart) {
3083                 ret = 0;
3084                 goto out_only_mutex;
3085         }
3086
3087         btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend, &cached_state);
3088
3089         path = btrfs_alloc_path();
3090         if (!path) {
3091                 ret = -ENOMEM;
3092                 goto out;
3093         }
3094
3095         ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path, lockstart,
3096                                          lockend, NULL, &trans);
3097         btrfs_free_path(path);
3098         if (ret)
3099                 goto out;
3100
3101         ASSERT(trans != NULL);
3102         inode_inc_iversion(inode);
3103         inode->i_mtime = inode->i_ctime = current_time(inode);
3104         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3105         updated_inode = true;
3106         btrfs_end_transaction(trans);
3107         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
3108 out:
3109         unlock_extent_cached(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
3110                              &cached_state);
3111 out_only_mutex:
3112         if (!updated_inode && truncated_block && !ret) {
3113                 /*
3114                  * If we only end up zeroing part of a page, we still need to
3115                  * update the inode item, so that all the time fields are
3116                  * updated as well as the necessary btrfs inode in memory fields
3117                  * for detecting, at fsync time, if the inode isn't yet in the
3118                  * log tree or it's there but not up to date.
3119                  */
3120                 struct timespec64 now = current_time(inode);
3121
3122                 inode_inc_iversion(inode);
3123                 inode->i_mtime = now;
3124                 inode->i_ctime = now;
3125                 trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
3126                 if (IS_ERR(trans)) {
3127                         ret = PTR_ERR(trans);
3128                 } else {
3129                         int ret2;
3130
3131                         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3132                         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
3133                         if (!ret)
3134                                 ret = ret2;
3135                 }
3136         }
3137         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3138         return ret;
3139 }
3140
3141 /* Helper structure to record which range is already reserved */
3142 struct falloc_range {
3143         struct list_head list;
3144         u64 start;
3145         u64 len;
3146 };
3147
3148 /*
3149  * Helper function to add falloc range
3150  *
3151  * Caller should have locked the larger range of extent containing
3152  * [start, len)
3153  */
3154 static int add_falloc_range(struct list_head *head, u64 start, u64 len)
3155 {
3156         struct falloc_range *range = NULL;
3157
3158         if (!list_empty(head)) {
3159                 /*
3160                  * As fallocate iterates by bytenr order, we only need to check
3161                  * the last range.
3162                  */
3163                 range = list_last_entry(head, struct falloc_range, list);
3164                 if (range->start + range->len == start) {
3165                         range->len += len;
3166                         return 0;
3167                 }
3168         }
3169
3170         range = kmalloc(sizeof(*range), GFP_KERNEL);
3171         if (!range)
3172                 return -ENOMEM;
3173         range->start = start;
3174         range->len = len;
3175         list_add_tail(&range->list, head);
3176         return 0;
3177 }
3178
3179 static int btrfs_fallocate_update_isize(struct inode *inode,
3180                                         const u64 end,
3181                                         const int mode)
3182 {
3183         struct btrfs_trans_handle *trans;
3184         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
3185         int ret;
3186         int ret2;
3187
3188         if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE || end <= i_size_read(inode))
3189                 return 0;
3190
3191         trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
3192         if (IS_ERR(trans))
3193                 return PTR_ERR(trans);
3194
3195         inode->i_ctime = current_time(inode);
3196         i_size_write(inode, end);
3197         btrfs_inode_safe_disk_i_size_write(BTRFS_I(inode), 0);
3198         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3199         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
3200
3201         return ret ? ret : ret2;
3202 }
3203
3204 enum {
3205         RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT,
3206         RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT,
3207         RANGE_BOUNDARY_HOLE,
3208 };
3209
3210 static int btrfs_zero_range_check_range_boundary(struct btrfs_inode *inode,
3211                                                  u64 offset)
3212 {
3213         const u64 sectorsize = btrfs_inode_sectorsize(inode);
3214         struct extent_map *em;
3215         int ret;
3216
3217         offset = round_down(offset, sectorsize);
3218         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, 0, offset, sectorsize);
3219         if (IS_ERR(em))
3220                 return PTR_ERR(em);
3221
3222         if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE)
3223                 ret = RANGE_BOUNDARY_HOLE;
3224         else if (test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags))
3225                 ret = RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT;
3226         else
3227                 ret = RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT;
3228
3229         free_extent_map(em);
3230         return ret;
3231 }
3232
3233 static int btrfs_zero_range(struct inode *inode,
3234                             loff_t offset,
3235                             loff_t len,
3236                             const int mode)
3237 {
3238         struct btrfs_fs_info *fs_info = BTRFS_I(inode)->root->fs_info;
3239         struct extent_map *em;
3240         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3241         int ret;
3242         u64 alloc_hint = 0;
3243         const u64 sectorsize = btrfs_inode_sectorsize(BTRFS_I(inode));
3244         u64 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3245         u64 alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
3246         u64 bytes_to_reserve = 0;
3247         bool space_reserved = false;
3248
3249         em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, 0, alloc_start,
3250                               alloc_end - alloc_start);
3251         if (IS_ERR(em)) {
3252                 ret = PTR_ERR(em);
3253                 goto out;
3254         }
3255
3256         /*
3257          * Avoid hole punching and extent allocation for some cases. More cases
3258          * could be considered, but these are unlikely common and we keep things
3259          * as simple as possible for now. Also, intentionally, if the target
3260          * range contains one or more prealloc extents together with regular
3261          * extents and holes, we drop all the existing extents and allocate a
3262          * new prealloc extent, so that we get a larger contiguous disk extent.
3263          */
3264         if (em->start <= alloc_start &&
3265             test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)) {
3266                 const u64 em_end = em->start + em->len;
3267
3268                 if (em_end >= offset + len) {
3269                         /*
3270                          * The whole range is already a prealloc extent,
3271                          * do nothing except updating the inode's i_size if
3272                          * needed.
3273                          */
3274                         free_extent_map(em);
3275                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
3276                                                            mode);
3277                         goto out;
3278                 }
3279                 /*
3280                  * Part of the range is already a prealloc extent, so operate
3281                  * only on the remaining part of the range.
3282                  */
3283                 alloc_start = em_end;
3284                 ASSERT(IS_ALIGNED(alloc_start, sectorsize));
3285                 len = offset + len - alloc_start;
3286                 offset = alloc_start;
3287                 alloc_hint = em->block_start + em->len;
3288         }
3289         free_extent_map(em);
3290
3291         if (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset) ==
3292             BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1)) {
3293                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, 0, alloc_start,
3294                                       sectorsize);
3295                 if (IS_ERR(em)) {
3296                         ret = PTR_ERR(em);
3297                         goto out;
3298                 }
3299
3300                 if (test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)) {
3301                         free_extent_map(em);
3302                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
3303                                                            mode);
3304                         goto out;
3305                 }
3306                 if (len < sectorsize && em->block_start != EXTENT_MAP_HOLE) {
3307                         free_extent_map(em);
3308                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
3309                                                    0);
3310                         if (!ret)
3311                                 ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode,
3312                                                                    offset + len,
3313                                                                    mode);
3314                         return ret;
3315                 }
3316                 free_extent_map(em);
3317                 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3318                 alloc_end = alloc_start + sectorsize;
3319                 goto reserve_space;
3320         }
3321
3322         alloc_start = round_up(offset, sectorsize);
3323         alloc_end = round_down(offset + len, sectorsize);
3324
3325         /*
3326          * For unaligned ranges, check the pages at the boundaries, they might
3327          * map to an extent, in which case we need to partially zero them, or
3328          * they might map to a hole, in which case we need our allocation range
3329          * to cover them.
3330          */
3331         if (!IS_ALIGNED(offset, sectorsize)) {
3332                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
3333                                                             offset);
3334                 if (ret < 0)
3335                         goto out;
3336                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
3337                         alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3338                         ret = 0;
3339                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
3340                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
3341                         if (ret)
3342                                 goto out;
3343                 } else {
3344                         ret = 0;
3345                 }
3346         }
3347
3348         if (!IS_ALIGNED(offset + len, sectorsize)) {
3349                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
3350                                                             offset + len);
3351                 if (ret < 0)
3352                         goto out;
3353                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
3354                         alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
3355                         ret = 0;
3356                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
3357                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len,
3358                                                    0, 1);
3359                         if (ret)
3360                                 goto out;
3361                 } else {
3362                         ret = 0;
3363                 }
3364         }
3365
3366 reserve_space:
3367         if (alloc_start < alloc_end) {
3368                 struct extent_state *cached_state = NULL;
3369                 const u64 lockstart = alloc_start;
3370                 const u64 lockend = alloc_end - 1;
3371
3372                 bytes_to_reserve = alloc_end - alloc_start;
3373                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3374                                                       bytes_to_reserve);
3375                 if (ret < 0)
3376                         goto out;
3377                 space_reserved = true;
3378                 btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend,
3379                                             &cached_state);
3380                 ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
3381                                                 alloc_start, bytes_to_reserve);
3382                 if (ret) {
3383                         unlock_extent_cached(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
3384                                              lockend, &cached_state);
3385                         goto out;
3386                 }
3387                 ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode, alloc_start,
3388                                                 alloc_end - alloc_start,
3389                                                 i_blocksize(inode),
3390                                                 offset + len, &alloc_hint);
3391                 unlock_extent_cached(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
3392                                      lockend, &cached_state);
3393                 /* btrfs_prealloc_file_range releases reserved space on error */
3394                 if (ret) {
3395                         space_reserved = false;
3396                         goto out;
3397                 }
3398         }
3399         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len, mode);
3400  out:
3401         if (ret && space_reserved)
3402                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3403                                                alloc_start, bytes_to_reserve);
3404         extent_changeset_free(data_reserved);
3405
3406         return ret;
3407 }
3408
3409 static long btrfs_fallocate(struct file *file, int mode,
3410                             loff_t offset, loff_t len)
3411 {
3412         struct inode *inode = file_inode(file);
3413         struct extent_state *cached_state = NULL;
3414         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3415         struct falloc_range *range;
3416         struct falloc_range *tmp;
3417         struct list_head reserve_list;
3418         u64 cur_offset;
3419         u64 last_byte;
3420         u64 alloc_start;
3421         u64 alloc_end;
3422         u64 alloc_hint = 0;
3423         u64 locked_end;
3424         u64 actual_end = 0;
3425         u64 data_space_needed = 0;
3426         u64 data_space_reserved = 0;
3427         u64 qgroup_reserved = 0;
3428         struct extent_map *em;
3429         int blocksize = btrfs_inode_sectorsize(BTRFS_I(inode));
3430         int ret;
3431
3432         /* Do not allow fallocate in ZONED mode */
3433         if (btrfs_is_zoned(btrfs_sb(inode->i_sb)))
3434                 return -EOPNOTSUPP;
3435
3436         alloc_start = round_down(offset, blocksize);
3437         alloc_end = round_up(offset + len, blocksize);
3438         cur_offset = alloc_start;
3439
3440         /* Make sure we aren't being give some crap mode */
3441         if (mode & ~(FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
3442                      FALLOC_FL_ZERO_RANGE))
3443                 return -EOPNOTSUPP;
3444
3445         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE)
3446                 return btrfs_punch_hole(file, offset, len);
3447
3448         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3449
3450         if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) && offset + len > inode->i_size) {
3451                 ret = inode_newsize_ok(inode, offset + len);
3452                 if (ret)
3453                         goto out;
3454         }
3455
3456         ret = file_modified(file);
3457         if (ret)
3458                 goto out;
3459
3460         /*
3461          * TODO: Move these two operations after we have checked
3462          * accurate reserved space, or fallocate can still fail but
3463          * with page truncated or size expanded.
3464          *
3465          * But that's a minor problem and won't do much harm BTW.
3466          */
3467         if (alloc_start > inode->i_size) {
3468                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), i_size_read(inode),
3469                                         alloc_start);
3470                 if (ret)
3471                         goto out;
3472         } else if (offset + len > inode->i_size) {
3473                 /*
3474                  * If we are fallocating from the end of the file onward we
3475                  * need to zero out the end of the block if i_size lands in the
3476                  * middle of a block.
3477                  */
3478                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), inode->i_size, 0, 0);
3479                 if (ret)
3480                         goto out;
3481         }
3482
3483         /*
3484          * We have locked the inode at the VFS level (in exclusive mode) and we
3485          * have locked the i_mmap_lock lock (in exclusive mode). Now before
3486          * locking the file range, flush all dealloc in the range and wait for
3487          * all ordered extents in the range to complete. After this we can lock
3488          * the file range and, due to the previous locking we did, we know there
3489          * can't be more delalloc or ordered extents in the range.
3490          */
3491         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, alloc_start,
3492                                        alloc_end - alloc_start);
3493         if (ret)
3494                 goto out;
3495
3496         if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
3497                 ret = btrfs_zero_range(inode, offset, len, mode);
3498                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3499                 return ret;
3500         }
3501
3502         locked_end = alloc_end - 1;
3503         lock_extent_bits(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3504                          &cached_state);
3505
3506         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), alloc_start, locked_end);
3507
3508         /* First, check if we exceed the qgroup limit */
3509         INIT_LIST_HEAD(&reserve_list);
3510         while (cur_offset < alloc_end) {
3511                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, 0, cur_offset,
3512                                       alloc_end - cur_offset);
3513                 if (IS_ERR(em)) {
3514                         ret = PTR_ERR(em);
3515                         break;
3516                 }
3517                 last_byte = min(extent_map_end(em), alloc_end);
3518                 actual_end = min_t(u64, extent_map_end(em), offset + len);
3519                 last_byte = ALIGN(last_byte, blocksize);
3520                 if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE ||
3521                     (cur_offset >= inode->i_size &&
3522                      !test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags))) {
3523                         const u64 range_len = last_byte - cur_offset;
3524
3525                         ret = add_falloc_range(&reserve_list, cur_offset, range_len);
3526                         if (ret < 0) {
3527                                 free_extent_map(em);
3528                                 break;
3529                         }
3530                         ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode),
3531                                         &data_reserved, cur_offset, range_len);
3532                         if (ret < 0) {
3533                                 free_extent_map(em);
3534                                 break;
3535                         }
3536                         qgroup_reserved += range_len;
3537                         data_space_needed += range_len;
3538                 }
3539                 free_extent_map(em);
3540                 cur_offset = last_byte;
3541         }
3542
3543         if (!ret && data_space_needed > 0) {
3544                 /*
3545                  * We are safe to reserve space here as we can't have delalloc
3546                  * in the range, see above.
3547                  */
3548                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3549                                                       data_space_needed);
3550                 if (!ret)
3551                         data_space_reserved = data_space_needed;
3552         }
3553
3554         /*
3555          * If ret is still 0, means we're OK to fallocate.
3556          * Or just cleanup the list and exit.
3557          */
3558         list_for_each_entry_safe(range, tmp, &reserve_list, list) {
3559                 if (!ret) {
3560                         ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode,
3561                                         range->start,
3562                                         range->len, i_blocksize(inode),
3563                                         offset + len, &alloc_hint);
3564                         /*
3565                          * btrfs_prealloc_file_range() releases space even
3566                          * if it returns an error.
3567                          */
3568                         data_space_reserved -= range->len;
3569                         qgroup_reserved -= range->len;
3570                 } else if (data_space_reserved > 0) {
3571                         btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
3572                                                data_reserved, range->start,
3573                                                range->len);
3574                         data_space_reserved -= range->len;
3575                         qgroup_reserved -= range->len;
3576                 } else if (qgroup_reserved > 0) {
3577                         btrfs_qgroup_free_data(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3578                                                range->start, range->len);
3579                         qgroup_reserved -= range->len;
3580                 }
3581                 list_del(&range->list);
3582                 kfree(range);
3583         }
3584         if (ret < 0)
3585                 goto out_unlock;
3586
3587         /*
3588          * We didn't need to allocate any more space, but we still extended the
3589          * size of the file so we need to update i_size and the inode item.
3590          */
3591         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, actual_end, mode);
3592 out_unlock:
3593         unlock_extent_cached(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3594                              &cached_state);
3595 out:
3596         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3597         extent_changeset_free(data_reserved);
3598         return ret;
3599 }
3600
3601 static loff_t find_desired_extent(struct btrfs_inode *inode, loff_t offset,
3602                                   int whence)
3603 {
3604         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
3605         struct extent_map *em = NULL;
3606         struct extent_state *cached_state = NULL;
3607         loff_t i_size = inode->vfs_inode.i_size;
3608         u64 lockstart;
3609         u64 lockend;
3610         u64 start;
3611         u64 len;
3612         int ret = 0;
3613
3614         if (i_size == 0 || offset >= i_size)
3615                 return -ENXIO;
3616
3617         /*
3618          * offset can be negative, in this case we start finding DATA/HOLE from
3619          * the very start of the file.
3620          */
3621         start = max_t(loff_t, 0, offset);
3622
3623         lockstart = round_down(start, fs_info->sectorsize);
3624         lockend = round_up(i_size, fs_info->sectorsize);
3625         if (lockend <= lockstart)
3626                 lockend = lockstart + fs_info->sectorsize;
3627         lockend--;
3628         len = lockend - lockstart + 1;
3629
3630         lock_extent_bits(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3631
3632         while (start < i_size) {
3633                 em = btrfs_get_extent_fiemap(inode, start, len);
3634                 if (IS_ERR(em)) {
3635                         ret = PTR_ERR(em);
3636                         em = NULL;
3637                         break;
3638                 }
3639
3640                 if (whence == SEEK_HOLE &&
3641                     (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE ||
3642                      test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)))
3643                         break;
3644                 else if (whence == SEEK_DATA &&
3645                            (em->block_start != EXTENT_MAP_HOLE &&
3646                             !test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)))
3647                         break;
3648
3649                 start = em->start + em->len;
3650                 free_extent_map(em);
3651                 em = NULL;
3652                 cond_resched();
3653         }
3654         free_extent_map(em);
3655         unlock_extent_cached(&inode->io_tree, lockstart, lockend,
3656                              &cached_state);
3657         if (ret) {
3658                 offset = ret;
3659         } else {
3660                 if (whence == SEEK_DATA && start >= i_size)
3661                         offset = -ENXIO;
3662                 else
3663                         offset = min_t(loff_t, start, i_size);
3664         }
3665
3666         return offset;
3667 }
3668
3669 static loff_t btrfs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
3670 {
3671         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3672
3673         switch (whence) {
3674         default:
3675                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
3676         case SEEK_DATA:
3677         case SEEK_HOLE:
3678                 btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
3679                 offset = find_desired_extent(BTRFS_I(inode), offset, whence);
3680                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
3681                 break;
3682         }
3683
3684         if (offset < 0)
3685                 return offset;
3686
3687         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
3688 }
3689
3690 static int btrfs_file_open(struct inode *inode, struct file *filp)
3691 {
3692         int ret;
3693
3694         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC;
3695
3696         ret = fsverity_file_open(inode, filp);
3697         if (ret)
3698                 return ret;
3699         return generic_file_open(inode, filp);
3700 }
3701
3702 static int check_direct_read(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3703                              const struct iov_iter *iter, loff_t offset)
3704 {
3705         int ret;
3706         int i, seg;
3707
3708         ret = check_direct_IO(fs_info, iter, offset);
3709         if (ret < 0)
3710                 return ret;
3711
3712         if (!iter_is_iovec(iter))
3713                 return 0;
3714
3715         for (seg = 0; seg < iter->nr_segs; seg++)
3716                 for (i = seg + 1; i < iter->nr_segs; i++)
3717                         if (iter->iov[seg].iov_base == iter->iov[i].iov_base)
3718                                 return -EINVAL;
3719         return 0;
3720 }
3721
3722 static ssize_t btrfs_direct_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
3723 {
3724         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
3725         size_t prev_left = 0;
3726         ssize_t read = 0;
3727         ssize_t ret;
3728
3729         if (fsverity_active(inode))
3730                 return 0;
3731
3732         if (check_direct_read(btrfs_sb(inode->i_sb), to, iocb->ki_pos))
3733                 return 0;
3734
3735         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
3736 again:
3737         /*
3738          * This is similar to what we do for direct IO writes, see the comment
3739          * at btrfs_direct_write(), but we also disable page faults in addition
3740          * to disabling them only at the iov_iter level. This is because when
3741          * reading from a hole or prealloc extent, iomap calls iov_iter_zero(),
3742          * which can still trigger page fault ins despite having set ->nofault
3743          * to true of our 'to' iov_iter.
3744          *
3745          * The difference to direct IO writes is that we deadlock when trying
3746          * to lock the extent range in the inode's tree during he page reads
3747          * triggered by the fault in (while for writes it is due to waiting for
3748          * our own ordered extent). This is because for direct IO reads,
3749          * btrfs_dio_iomap_begin() returns with the extent range locked, which
3750          * is only unlocked in the endio callback (end_bio_extent_readpage()).
3751          */
3752         pagefault_disable();
3753         to->nofault = true;
3754         ret = btrfs_dio_rw(iocb, to, read);
3755         to->nofault = false;
3756         pagefault_enable();
3757
3758         /* No increment (+=) because iomap returns a cumulative value. */
3759         if (ret > 0)
3760                 read = ret;
3761
3762         if (iov_iter_count(to) > 0 && (ret == -EFAULT || ret > 0)) {
3763                 const size_t left = iov_iter_count(to);
3764
3765                 if (left == prev_left) {
3766                         /*
3767                          * We didn't make any progress since the last attempt,
3768                          * fallback to a buffered read for the remainder of the
3769                          * range. This is just to avoid any possibility of looping
3770                          * for too long.
3771                          */
3772                         ret = read;
3773                 } else {
3774                         /*
3775                          * We made some progress since the last retry or this is
3776                          * the first time we are retrying. Fault in as many pages
3777                          * as possible and retry.
3778                          */
3779                         fault_in_iov_iter_writeable(to, left);
3780                         prev_left = left;
3781                         goto again;
3782                 }
3783         }
3784         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
3785         return ret < 0 ? ret : read;
3786 }
3787
3788 static ssize_t btrfs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
3789 {
3790         ssize_t ret = 0;
3791
3792         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3793                 ret = btrfs_direct_read(iocb, to);
3794                 if (ret < 0 || !iov_iter_count(to) ||
3795                     iocb->ki_pos >= i_size_read(file_inode(iocb->ki_filp)))
3796                         return ret;
3797         }
3798
3799         return filemap_read(iocb, to, ret);
3800 }
3801
3802 const struct file_operations btrfs_file_operations = {
3803         .llseek         = btrfs_file_llseek,
3804         .read_iter      = btrfs_file_read_iter,
3805         .splice_read    = generic_file_splice_read,
3806         .write_iter     = btrfs_file_write_iter,
3807         .splice_write   = iter_file_splice_write,
3808         .mmap           = btrfs_file_mmap,
3809         .open           = btrfs_file_open,
3810         .release        = btrfs_release_file,
3811         .fsync          = btrfs_sync_file,
3812         .fallocate      = btrfs_fallocate,
3813         .unlocked_ioctl = btrfs_ioctl,
3814 #ifdef CONFIG_COMPAT
3815         .compat_ioctl   = btrfs_compat_ioctl,
3816 #endif
3817         .remap_file_range = btrfs_remap_file_range,
3818 };
3819
3820 void __cold btrfs_auto_defrag_exit(void)
3821 {
3822         kmem_cache_destroy(btrfs_inode_defrag_cachep);
3823 }
3824
3825 int __init btrfs_auto_defrag_init(void)
3826 {
3827         btrfs_inode_defrag_cachep = kmem_cache_create("btrfs_inode_defrag",
3828                                         sizeof(struct inode_defrag), 0,
3829                                         SLAB_MEM_SPREAD,
3830                                         NULL);
3831         if (!btrfs_inode_defrag_cachep)
3832                 return -ENOMEM;
3833
3834         return 0;
3835 }
3836
3837 int btrfs_fdatawrite_range(struct inode *inode, loff_t start, loff_t end)
3838 {
3839         int ret;
3840
3841         /*
3842          * So with compression we will find and lock a dirty page and clear the
3843          * first one as dirty, setup an async extent, and immediately return
3844          * with the entire range locked but with nobody actually marked with
3845          * writeback.  So we can't just filemap_write_and_wait_range() and
3846          * expect it to work since it will just kick off a thread to do the
3847          * actual work.  So we need to call filemap_fdatawrite_range _again_
3848          * since it will wait on the page lock, which won't be unlocked until
3849          * after the pages have been marked as writeback and so we're good to go
3850          * from there.  We have to do this otherwise we'll miss the ordered
3851          * extents and that results in badness.  Please Josef, do not think you
3852          * know better and pull this out at some point in the future, it is
3853          * right and you are wrong.
3854          */
3855         ret = filemap_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end);
3856         if (!ret && test_bit(BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT,
3857                              &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
3858                 ret = filemap_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end);
3859
3860         return ret;
3861 }