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