89e56df64d6cc7b9c0935865919d54fcbca6018c
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / extent_io.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2
3 #ifndef BTRFS_EXTENT_IO_H
4 #define BTRFS_EXTENT_IO_H
5
6 #include <linux/rbtree.h>
7 #include <linux/refcount.h>
8 #include "ulist.h"
9
10 /* bits for the extent state */
11 #define EXTENT_DIRTY            (1U << 0)
12 #define EXTENT_UPTODATE         (1U << 1)
13 #define EXTENT_LOCKED           (1U << 2)
14 #define EXTENT_NEW              (1U << 3)
15 #define EXTENT_DELALLOC         (1U << 4)
16 #define EXTENT_DEFRAG           (1U << 5)
17 #define EXTENT_BOUNDARY         (1U << 6)
18 #define EXTENT_NODATASUM        (1U << 7)
19 #define EXTENT_CLEAR_META_RESV  (1U << 8)
20 #define EXTENT_NEED_WAIT        (1U << 9)
21 #define EXTENT_DAMAGED          (1U << 10)
22 #define EXTENT_NORESERVE        (1U << 11)
23 #define EXTENT_QGROUP_RESERVED  (1U << 12)
24 #define EXTENT_CLEAR_DATA_RESV  (1U << 13)
25 #define EXTENT_DELALLOC_NEW     (1U << 14)
26 #define EXTENT_DO_ACCOUNTING    (EXTENT_CLEAR_META_RESV | \
27                                  EXTENT_CLEAR_DATA_RESV)
28 #define EXTENT_CTLBITS          (EXTENT_DO_ACCOUNTING)
29
30 /*
31  * flags for bio submission. The high bits indicate the compression
32  * type for this bio
33  */
34 #define EXTENT_BIO_COMPRESSED 1
35 #define EXTENT_BIO_FLAG_SHIFT 16
36
37 enum {
38         EXTENT_BUFFER_UPTODATE,
39         EXTENT_BUFFER_DIRTY,
40         EXTENT_BUFFER_CORRUPT,
41         /* this got triggered by readahead */
42         EXTENT_BUFFER_READAHEAD,
43         EXTENT_BUFFER_TREE_REF,
44         EXTENT_BUFFER_STALE,
45         EXTENT_BUFFER_WRITEBACK,
46         /* read IO error */
47         EXTENT_BUFFER_READ_ERR,
48         EXTENT_BUFFER_UNMAPPED,
49         EXTENT_BUFFER_IN_TREE,
50         /* write IO error */
51         EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR,
52 };
53
54 /* these are flags for __process_pages_contig */
55 #define PAGE_UNLOCK             (1 << 0)
56 #define PAGE_CLEAR_DIRTY        (1 << 1)
57 #define PAGE_SET_WRITEBACK      (1 << 2)
58 #define PAGE_END_WRITEBACK      (1 << 3)
59 #define PAGE_SET_PRIVATE2       (1 << 4)
60 #define PAGE_SET_ERROR          (1 << 5)
61 #define PAGE_LOCK               (1 << 6)
62
63 /*
64  * page->private values.  Every page that is controlled by the extent
65  * map has page->private set to one.
66  */
67 #define EXTENT_PAGE_PRIVATE 1
68
69 /*
70  * The extent buffer bitmap operations are done with byte granularity instead of
71  * word granularity for two reasons:
72  * 1. The bitmaps must be little-endian on disk.
73  * 2. Bitmap items are not guaranteed to be aligned to a word and therefore a
74  *    single word in a bitmap may straddle two pages in the extent buffer.
75  */
76 #define BIT_BYTE(nr) ((nr) / BITS_PER_BYTE)
77 #define BYTE_MASK ((1 << BITS_PER_BYTE) - 1)
78 #define BITMAP_FIRST_BYTE_MASK(start) \
79         ((BYTE_MASK << ((start) & (BITS_PER_BYTE - 1))) & BYTE_MASK)
80 #define BITMAP_LAST_BYTE_MASK(nbits) \
81         (BYTE_MASK >> (-(nbits) & (BITS_PER_BYTE - 1)))
82
83 struct extent_state;
84 struct btrfs_root;
85 struct btrfs_inode;
86 struct btrfs_io_bio;
87 struct io_failure_record;
88
89 typedef blk_status_t (extent_submit_bio_hook_t)(void *private_data, struct bio *bio,
90                                        int mirror_num, unsigned long bio_flags,
91                                        u64 bio_offset);
92
93 typedef blk_status_t (extent_submit_bio_start_t)(void *private_data,
94                 struct bio *bio, u64 bio_offset);
95
96 struct extent_io_ops {
97         /*
98          * The following callbacks must be always defined, the function
99          * pointer will be called unconditionally.
100          */
101         extent_submit_bio_hook_t *submit_bio_hook;
102         int (*readpage_end_io_hook)(struct btrfs_io_bio *io_bio, u64 phy_offset,
103                                     struct page *page, u64 start, u64 end,
104                                     int mirror);
105 };
106
107 enum {
108         IO_TREE_FS_INFO_FREED_EXTENTS0,
109         IO_TREE_FS_INFO_FREED_EXTENTS1,
110         IO_TREE_INODE_IO,
111         IO_TREE_INODE_IO_FAILURE,
112         IO_TREE_RELOC_BLOCKS,
113         IO_TREE_TRANS_DIRTY_PAGES,
114         IO_TREE_ROOT_DIRTY_LOG_PAGES,
115         IO_TREE_SELFTEST,
116 };
117
118 struct extent_io_tree {
119         struct rb_root state;
120         struct btrfs_fs_info *fs_info;
121         void *private_data;
122         u64 dirty_bytes;
123         bool track_uptodate;
124
125         /* Who owns this io tree, should be one of IO_TREE_* */
126         u8 owner;
127
128         spinlock_t lock;
129         const struct extent_io_ops *ops;
130 };
131
132 struct extent_state {
133         u64 start;
134         u64 end; /* inclusive */
135         struct rb_node rb_node;
136
137         /* ADD NEW ELEMENTS AFTER THIS */
138         wait_queue_head_t wq;
139         refcount_t refs;
140         unsigned state;
141
142         struct io_failure_record *failrec;
143
144 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
145         struct list_head leak_list;
146 #endif
147 };
148
149 #define INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES 16
150 #define MAX_INLINE_EXTENT_BUFFER_SIZE (INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES * PAGE_SIZE)
151 struct extent_buffer {
152         u64 start;
153         unsigned long len;
154         unsigned long bflags;
155         struct btrfs_fs_info *fs_info;
156         spinlock_t refs_lock;
157         atomic_t refs;
158         atomic_t io_pages;
159         int read_mirror;
160         struct rcu_head rcu_head;
161         pid_t lock_owner;
162
163         /* count of read lock holders on the extent buffer */
164         atomic_t write_locks;
165         atomic_t read_locks;
166         atomic_t blocking_writers;
167         atomic_t blocking_readers;
168         short lock_nested;
169         /* >= 0 if eb belongs to a log tree, -1 otherwise */
170         short log_index;
171
172         /* protects write locks */
173         rwlock_t lock;
174
175         /* readers use lock_wq while they wait for the write
176          * lock holders to unlock
177          */
178         wait_queue_head_t write_lock_wq;
179
180         /* writers use read_lock_wq while they wait for readers
181          * to unlock
182          */
183         wait_queue_head_t read_lock_wq;
184         struct page *pages[INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES];
185 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
186         atomic_t spinning_writers;
187         atomic_t spinning_readers;
188         struct list_head leak_list;
189 #endif
190 };
191
192 /*
193  * Structure to record how many bytes and which ranges are set/cleared
194  */
195 struct extent_changeset {
196         /* How many bytes are set/cleared in this operation */
197         unsigned int bytes_changed;
198
199         /* Changed ranges */
200         struct ulist range_changed;
201 };
202
203 static inline void extent_changeset_init(struct extent_changeset *changeset)
204 {
205         changeset->bytes_changed = 0;
206         ulist_init(&changeset->range_changed);
207 }
208
209 static inline struct extent_changeset *extent_changeset_alloc(void)
210 {
211         struct extent_changeset *ret;
212
213         ret = kmalloc(sizeof(*ret), GFP_KERNEL);
214         if (!ret)
215                 return NULL;
216
217         extent_changeset_init(ret);
218         return ret;
219 }
220
221 static inline void extent_changeset_release(struct extent_changeset *changeset)
222 {
223         if (!changeset)
224                 return;
225         changeset->bytes_changed = 0;
226         ulist_release(&changeset->range_changed);
227 }
228
229 static inline void extent_changeset_free(struct extent_changeset *changeset)
230 {
231         if (!changeset)
232                 return;
233         extent_changeset_release(changeset);
234         kfree(changeset);
235 }
236
237 static inline void extent_set_compress_type(unsigned long *bio_flags,
238                                             int compress_type)
239 {
240         *bio_flags |= compress_type << EXTENT_BIO_FLAG_SHIFT;
241 }
242
243 static inline int extent_compress_type(unsigned long bio_flags)
244 {
245         return bio_flags >> EXTENT_BIO_FLAG_SHIFT;
246 }
247
248 struct extent_map_tree;
249
250 typedef struct extent_map *(get_extent_t)(struct btrfs_inode *inode,
251                                           struct page *page,
252                                           size_t pg_offset,
253                                           u64 start, u64 len,
254                                           int create);
255
256 void extent_io_tree_init(struct btrfs_fs_info *fs_info,
257                          struct extent_io_tree *tree, unsigned int owner,
258                          void *private_data);
259 int try_release_extent_mapping(struct page *page, gfp_t mask);
260 int try_release_extent_buffer(struct page *page);
261 int lock_extent_bits(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
262                      struct extent_state **cached);
263
264 static inline int lock_extent(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end)
265 {
266         return lock_extent_bits(tree, start, end, NULL);
267 }
268
269 int try_lock_extent(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end);
270 int extent_read_full_page(struct extent_io_tree *tree, struct page *page,
271                           get_extent_t *get_extent, int mirror_num);
272 int __init extent_io_init(void);
273 void __cold extent_io_exit(void);
274
275 u64 count_range_bits(struct extent_io_tree *tree,
276                      u64 *start, u64 search_end,
277                      u64 max_bytes, unsigned bits, int contig);
278
279 void free_extent_state(struct extent_state *state);
280 int test_range_bit(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
281                    unsigned bits, int filled,
282                    struct extent_state *cached_state);
283 int clear_record_extent_bits(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
284                 unsigned bits, struct extent_changeset *changeset);
285 int clear_extent_bit(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
286                      unsigned bits, int wake, int delete,
287                      struct extent_state **cached);
288 int __clear_extent_bit(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
289                      unsigned bits, int wake, int delete,
290                      struct extent_state **cached, gfp_t mask,
291                      struct extent_changeset *changeset);
292
293 static inline int unlock_extent(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end)
294 {
295         return clear_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_LOCKED, 1, 0, NULL);
296 }
297
298 static inline int unlock_extent_cached(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
299                 u64 end, struct extent_state **cached)
300 {
301         return __clear_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_LOCKED, 1, 0, cached,
302                                 GFP_NOFS, NULL);
303 }
304
305 static inline int unlock_extent_cached_atomic(struct extent_io_tree *tree,
306                 u64 start, u64 end, struct extent_state **cached)
307 {
308         return __clear_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_LOCKED, 1, 0, cached,
309                                 GFP_ATOMIC, NULL);
310 }
311
312 static inline int clear_extent_bits(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
313                 u64 end, unsigned bits)
314 {
315         int wake = 0;
316
317         if (bits & EXTENT_LOCKED)
318                 wake = 1;
319
320         return clear_extent_bit(tree, start, end, bits, wake, 0, NULL);
321 }
322
323 int set_record_extent_bits(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
324                            unsigned bits, struct extent_changeset *changeset);
325 int set_extent_bit(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
326                    unsigned bits, u64 *failed_start,
327                    struct extent_state **cached_state, gfp_t mask);
328
329 static inline int set_extent_bits(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
330                 u64 end, unsigned bits)
331 {
332         return set_extent_bit(tree, start, end, bits, NULL, NULL, GFP_NOFS);
333 }
334
335 static inline int clear_extent_uptodate(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
336                 u64 end, struct extent_state **cached_state)
337 {
338         return __clear_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_UPTODATE, 0, 0,
339                                 cached_state, GFP_NOFS, NULL);
340 }
341
342 static inline int set_extent_dirty(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
343                 u64 end, gfp_t mask)
344 {
345         return set_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_DIRTY, NULL,
346                               NULL, mask);
347 }
348
349 static inline int clear_extent_dirty(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
350                                      u64 end, struct extent_state **cached)
351 {
352         return clear_extent_bit(tree, start, end,
353                                 EXTENT_DIRTY | EXTENT_DELALLOC |
354                                 EXTENT_DO_ACCOUNTING, 0, 0, cached);
355 }
356
357 int convert_extent_bit(struct extent_io_tree *tree, u64 start, u64 end,
358                        unsigned bits, unsigned clear_bits,
359                        struct extent_state **cached_state);
360
361 static inline int set_extent_delalloc(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
362                                       u64 end, unsigned int extra_bits,
363                                       struct extent_state **cached_state)
364 {
365         return set_extent_bit(tree, start, end,
366                               EXTENT_DELALLOC | EXTENT_UPTODATE | extra_bits,
367                               NULL, cached_state, GFP_NOFS);
368 }
369
370 static inline int set_extent_defrag(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
371                 u64 end, struct extent_state **cached_state)
372 {
373         return set_extent_bit(tree, start, end,
374                               EXTENT_DELALLOC | EXTENT_UPTODATE | EXTENT_DEFRAG,
375                               NULL, cached_state, GFP_NOFS);
376 }
377
378 static inline int set_extent_new(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
379                 u64 end)
380 {
381         return set_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_NEW, NULL, NULL,
382                         GFP_NOFS);
383 }
384
385 static inline int set_extent_uptodate(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
386                 u64 end, struct extent_state **cached_state, gfp_t mask)
387 {
388         return set_extent_bit(tree, start, end, EXTENT_UPTODATE, NULL,
389                               cached_state, mask);
390 }
391
392 int find_first_extent_bit(struct extent_io_tree *tree, u64 start,
393                           u64 *start_ret, u64 *end_ret, unsigned bits,
394                           struct extent_state **cached_state);
395 int extent_invalidatepage(struct extent_io_tree *tree,
396                           struct page *page, unsigned long offset);
397 int extent_write_full_page(struct page *page, struct writeback_control *wbc);
398 int extent_write_locked_range(struct inode *inode, u64 start, u64 end,
399                               int mode);
400 int extent_writepages(struct address_space *mapping,
401                       struct writeback_control *wbc);
402 int btree_write_cache_pages(struct address_space *mapping,
403                             struct writeback_control *wbc);
404 int extent_readpages(struct address_space *mapping, struct list_head *pages,
405                      unsigned nr_pages);
406 int extent_fiemap(struct inode *inode, struct fiemap_extent_info *fieinfo,
407                 __u64 start, __u64 len);
408 void set_page_extent_mapped(struct page *page);
409
410 struct extent_buffer *alloc_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
411                                           u64 start);
412 struct extent_buffer *__alloc_dummy_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
413                                                   u64 start, unsigned long len);
414 struct extent_buffer *alloc_dummy_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
415                                                 u64 start);
416 struct extent_buffer *btrfs_clone_extent_buffer(struct extent_buffer *src);
417 struct extent_buffer *find_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
418                                          u64 start);
419 void free_extent_buffer(struct extent_buffer *eb);
420 void free_extent_buffer_stale(struct extent_buffer *eb);
421 #define WAIT_NONE       0
422 #define WAIT_COMPLETE   1
423 #define WAIT_PAGE_LOCK  2
424 int read_extent_buffer_pages(struct extent_io_tree *tree,
425                              struct extent_buffer *eb, int wait,
426                              int mirror_num);
427 void wait_on_extent_buffer_writeback(struct extent_buffer *eb);
428
429 static inline int num_extent_pages(const struct extent_buffer *eb)
430 {
431         return (round_up(eb->start + eb->len, PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT) -
432                (eb->start >> PAGE_SHIFT);
433 }
434
435 static inline void extent_buffer_get(struct extent_buffer *eb)
436 {
437         atomic_inc(&eb->refs);
438 }
439
440 static inline int extent_buffer_uptodate(struct extent_buffer *eb)
441 {
442         return test_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags);
443 }
444
445 int memcmp_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, const void *ptrv,
446                          unsigned long start, unsigned long len);
447 void read_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, void *dst,
448                         unsigned long start,
449                         unsigned long len);
450 int read_extent_buffer_to_user(const struct extent_buffer *eb,
451                                void __user *dst, unsigned long start,
452                                unsigned long len);
453 void write_extent_buffer_fsid(struct extent_buffer *eb, const void *src);
454 void write_extent_buffer_chunk_tree_uuid(struct extent_buffer *eb,
455                 const void *src);
456 void write_extent_buffer(struct extent_buffer *eb, const void *src,
457                          unsigned long start, unsigned long len);
458 void copy_extent_buffer_full(struct extent_buffer *dst,
459                              struct extent_buffer *src);
460 void copy_extent_buffer(struct extent_buffer *dst, struct extent_buffer *src,
461                         unsigned long dst_offset, unsigned long src_offset,
462                         unsigned long len);
463 void memcpy_extent_buffer(struct extent_buffer *dst, unsigned long dst_offset,
464                            unsigned long src_offset, unsigned long len);
465 void memmove_extent_buffer(struct extent_buffer *dst, unsigned long dst_offset,
466                            unsigned long src_offset, unsigned long len);
467 void memzero_extent_buffer(struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
468                            unsigned long len);
469 int extent_buffer_test_bit(struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
470                            unsigned long pos);
471 void extent_buffer_bitmap_set(struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
472                               unsigned long pos, unsigned long len);
473 void extent_buffer_bitmap_clear(struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
474                                 unsigned long pos, unsigned long len);
475 void clear_extent_buffer_dirty(struct extent_buffer *eb);
476 bool set_extent_buffer_dirty(struct extent_buffer *eb);
477 void set_extent_buffer_uptodate(struct extent_buffer *eb);
478 void clear_extent_buffer_uptodate(struct extent_buffer *eb);
479 int extent_buffer_under_io(struct extent_buffer *eb);
480 int map_private_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb,
481                               unsigned long offset, unsigned long min_len,
482                               char **map, unsigned long *map_start,
483                               unsigned long *map_len);
484 void extent_range_clear_dirty_for_io(struct inode *inode, u64 start, u64 end);
485 void extent_range_redirty_for_io(struct inode *inode, u64 start, u64 end);
486 void extent_clear_unlock_delalloc(struct inode *inode, u64 start, u64 end,
487                                  u64 delalloc_end, struct page *locked_page,
488                                  unsigned bits_to_clear,
489                                  unsigned long page_ops);
490 struct bio *btrfs_bio_alloc(struct block_device *bdev, u64 first_byte);
491 struct bio *btrfs_io_bio_alloc(unsigned int nr_iovecs);
492 struct bio *btrfs_bio_clone(struct bio *bio);
493 struct bio *btrfs_bio_clone_partial(struct bio *orig, int offset, int size);
494
495 struct btrfs_fs_info;
496 struct btrfs_inode;
497
498 int repair_io_failure(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 ino, u64 start,
499                       u64 length, u64 logical, struct page *page,
500                       unsigned int pg_offset, int mirror_num);
501 int clean_io_failure(struct btrfs_fs_info *fs_info,
502                      struct extent_io_tree *failure_tree,
503                      struct extent_io_tree *io_tree, u64 start,
504                      struct page *page, u64 ino, unsigned int pg_offset);
505 void end_extent_writepage(struct page *page, int err, u64 start, u64 end);
506 int repair_eb_io_failure(struct btrfs_fs_info *fs_info,
507                          struct extent_buffer *eb, int mirror_num);
508
509 /*
510  * When IO fails, either with EIO or csum verification fails, we
511  * try other mirrors that might have a good copy of the data.  This
512  * io_failure_record is used to record state as we go through all the
513  * mirrors.  If another mirror has good data, the page is set up to date
514  * and things continue.  If a good mirror can't be found, the original
515  * bio end_io callback is called to indicate things have failed.
516  */
517 struct io_failure_record {
518         struct page *page;
519         u64 start;
520         u64 len;
521         u64 logical;
522         unsigned long bio_flags;
523         int this_mirror;
524         int failed_mirror;
525         int in_validation;
526 };
527
528
529 void btrfs_free_io_failure_record(struct btrfs_inode *inode, u64 start,
530                 u64 end);
531 int btrfs_get_io_failure_record(struct inode *inode, u64 start, u64 end,
532                                 struct io_failure_record **failrec_ret);
533 bool btrfs_check_repairable(struct inode *inode, unsigned failed_bio_pages,
534                             struct io_failure_record *failrec, int fail_mirror);
535 struct bio *btrfs_create_repair_bio(struct inode *inode, struct bio *failed_bio,
536                                     struct io_failure_record *failrec,
537                                     struct page *page, int pg_offset, int icsum,
538                                     bio_end_io_t *endio_func, void *data);
539 int free_io_failure(struct extent_io_tree *failure_tree,
540                     struct extent_io_tree *io_tree,
541                     struct io_failure_record *rec);
542 #ifdef CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS
543 bool find_lock_delalloc_range(struct inode *inode, struct extent_io_tree *tree,
544                              struct page *locked_page, u64 *start,
545                              u64 *end);
546 #endif
547 struct extent_buffer *alloc_test_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
548                                                u64 start);
549
550 #endif