9056a900aace21c033df4e2aefb8caf725674b65
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / volumes.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #ifndef BTRFS_VOLUMES_H
7 #define BTRFS_VOLUMES_H
8
9 #include <linux/bio.h>
10 #include <linux/sort.h>
11 #include <linux/btrfs.h>
12 #include "async-thread.h"
13
14 extern struct mutex uuid_mutex;
15
16 #define BTRFS_STRIPE_LEN        SZ_64K
17
18 struct buffer_head;
19 struct btrfs_pending_bios {
20         struct bio *head;
21         struct bio *tail;
22 };
23
24 /*
25  * Use sequence counter to get consistent device stat data on
26  * 32-bit processors.
27  */
28 #if BITS_PER_LONG==32 && defined(CONFIG_SMP)
29 #include <linux/seqlock.h>
30 #define __BTRFS_NEED_DEVICE_DATA_ORDERED
31 #define btrfs_device_data_ordered_init(device)  \
32         seqcount_init(&device->data_seqcount)
33 #else
34 #define btrfs_device_data_ordered_init(device) do { } while (0)
35 #endif
36
37 #define BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE       (0)
38 #define BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA  (1)
39 #define BTRFS_DEV_STATE_MISSING         (2)
40 #define BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT     (3)
41 #define BTRFS_DEV_STATE_FLUSH_SENT      (4)
42
43 struct btrfs_device {
44         struct list_head dev_list;
45         struct list_head dev_alloc_list;
46         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
47         struct btrfs_fs_info *fs_info;
48
49         struct rcu_string *name;
50
51         u64 generation;
52
53         spinlock_t io_lock ____cacheline_aligned;
54         int running_pending;
55         /* regular prio bios */
56         struct btrfs_pending_bios pending_bios;
57         /* sync bios */
58         struct btrfs_pending_bios pending_sync_bios;
59
60         struct block_device *bdev;
61
62         /* the mode sent to blkdev_get */
63         fmode_t mode;
64
65         unsigned long dev_state;
66         blk_status_t last_flush_error;
67         int flush_bio_sent;
68
69 #ifdef __BTRFS_NEED_DEVICE_DATA_ORDERED
70         seqcount_t data_seqcount;
71 #endif
72
73         /* the internal btrfs device id */
74         u64 devid;
75
76         /* size of the device in memory */
77         u64 total_bytes;
78
79         /* size of the device on disk */
80         u64 disk_total_bytes;
81
82         /* bytes used */
83         u64 bytes_used;
84
85         /* optimal io alignment for this device */
86         u32 io_align;
87
88         /* optimal io width for this device */
89         u32 io_width;
90         /* type and info about this device */
91         u64 type;
92
93         /* minimal io size for this device */
94         u32 sector_size;
95
96         /* physical drive uuid (or lvm uuid) */
97         u8 uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
98
99         /*
100          * size of the device on the current transaction
101          *
102          * This variant is update when committing the transaction,
103          * and protected by device_list_mutex
104          */
105         u64 commit_total_bytes;
106
107         /* bytes used on the current transaction */
108         u64 commit_bytes_used;
109         /*
110          * used to manage the device which is resized
111          *
112          * It is protected by chunk_lock.
113          */
114         struct list_head resized_list;
115
116         /* for sending down flush barriers */
117         struct bio *flush_bio;
118         struct completion flush_wait;
119
120         /* per-device scrub information */
121         struct scrub_ctx *scrub_ctx;
122
123         struct btrfs_work work;
124         struct rcu_head rcu;
125
126         /* readahead state */
127         atomic_t reada_in_flight;
128         u64 reada_next;
129         struct reada_zone *reada_curr_zone;
130         struct radix_tree_root reada_zones;
131         struct radix_tree_root reada_extents;
132
133         /* disk I/O failure stats. For detailed description refer to
134          * enum btrfs_dev_stat_values in ioctl.h */
135         int dev_stats_valid;
136
137         /* Counter to record the change of device stats */
138         atomic_t dev_stats_ccnt;
139         atomic_t dev_stat_values[BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX];
140 };
141
142 /*
143  * If we read those variants at the context of their own lock, we needn't
144  * use the following helpers, reading them directly is safe.
145  */
146 #if BITS_PER_LONG==32 && defined(CONFIG_SMP)
147 #define BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(name)                                 \
148 static inline u64                                                       \
149 btrfs_device_get_##name(const struct btrfs_device *dev)                 \
150 {                                                                       \
151         u64 size;                                                       \
152         unsigned int seq;                                               \
153                                                                         \
154         do {                                                            \
155                 seq = read_seqcount_begin(&dev->data_seqcount);         \
156                 size = dev->name;                                       \
157         } while (read_seqcount_retry(&dev->data_seqcount, seq));        \
158         return size;                                                    \
159 }                                                                       \
160                                                                         \
161 static inline void                                                      \
162 btrfs_device_set_##name(struct btrfs_device *dev, u64 size)             \
163 {                                                                       \
164         preempt_disable();                                              \
165         write_seqcount_begin(&dev->data_seqcount);                      \
166         dev->name = size;                                               \
167         write_seqcount_end(&dev->data_seqcount);                        \
168         preempt_enable();                                               \
169 }
170 #elif BITS_PER_LONG==32 && defined(CONFIG_PREEMPT)
171 #define BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(name)                                 \
172 static inline u64                                                       \
173 btrfs_device_get_##name(const struct btrfs_device *dev)                 \
174 {                                                                       \
175         u64 size;                                                       \
176                                                                         \
177         preempt_disable();                                              \
178         size = dev->name;                                               \
179         preempt_enable();                                               \
180         return size;                                                    \
181 }                                                                       \
182                                                                         \
183 static inline void                                                      \
184 btrfs_device_set_##name(struct btrfs_device *dev, u64 size)             \
185 {                                                                       \
186         preempt_disable();                                              \
187         dev->name = size;                                               \
188         preempt_enable();                                               \
189 }
190 #else
191 #define BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(name)                                 \
192 static inline u64                                                       \
193 btrfs_device_get_##name(const struct btrfs_device *dev)                 \
194 {                                                                       \
195         return dev->name;                                               \
196 }                                                                       \
197                                                                         \
198 static inline void                                                      \
199 btrfs_device_set_##name(struct btrfs_device *dev, u64 size)             \
200 {                                                                       \
201         dev->name = size;                                               \
202 }
203 #endif
204
205 BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(total_bytes);
206 BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(disk_total_bytes);
207 BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(bytes_used);
208
209 struct btrfs_fs_devices {
210         u8 fsid[BTRFS_FSID_SIZE]; /* FS specific uuid */
211         struct list_head fs_list;
212
213         u64 num_devices;
214         u64 open_devices;
215         u64 rw_devices;
216         u64 missing_devices;
217         u64 total_rw_bytes;
218         u64 total_devices;
219         struct block_device *latest_bdev;
220
221         /* all of the devices in the FS, protected by a mutex
222          * so we can safely walk it to write out the supers without
223          * worrying about add/remove by the multi-device code.
224          * Scrubbing super can kick off supers writing by holding
225          * this mutex lock.
226          */
227         struct mutex device_list_mutex;
228         struct list_head devices;
229
230         struct list_head resized_devices;
231         /* devices not currently being allocated */
232         struct list_head alloc_list;
233
234         struct btrfs_fs_devices *seed;
235         int seeding;
236
237         int opened;
238
239         /* set when we find or add a device that doesn't have the
240          * nonrot flag set
241          */
242         int rotating;
243
244         struct btrfs_fs_info *fs_info;
245         /* sysfs kobjects */
246         struct kobject fsid_kobj;
247         struct kobject *device_dir_kobj;
248         struct completion kobj_unregister;
249 };
250
251 #define BTRFS_BIO_INLINE_CSUM_SIZE      64
252
253 /*
254  * we need the mirror number and stripe index to be passed around
255  * the call chain while we are processing end_io (especially errors).
256  * Really, what we need is a btrfs_bio structure that has this info
257  * and is properly sized with its stripe array, but we're not there
258  * quite yet.  We have our own btrfs bioset, and all of the bios
259  * we allocate are actually btrfs_io_bios.  We'll cram as much of
260  * struct btrfs_bio as we can into this over time.
261  */
262 typedef void (btrfs_io_bio_end_io_t) (struct btrfs_io_bio *bio, int err);
263 struct btrfs_io_bio {
264         unsigned int mirror_num;
265         unsigned int stripe_index;
266         u64 logical;
267         u8 *csum;
268         u8 csum_inline[BTRFS_BIO_INLINE_CSUM_SIZE];
269         u8 *csum_allocated;
270         btrfs_io_bio_end_io_t *end_io;
271         struct bvec_iter iter;
272         /*
273          * This member must come last, bio_alloc_bioset will allocate enough
274          * bytes for entire btrfs_io_bio but relies on bio being last.
275          */
276         struct bio bio;
277 };
278
279 static inline struct btrfs_io_bio *btrfs_io_bio(struct bio *bio)
280 {
281         return container_of(bio, struct btrfs_io_bio, bio);
282 }
283
284 struct btrfs_bio_stripe {
285         struct btrfs_device *dev;
286         u64 physical;
287         u64 length; /* only used for discard mappings */
288 };
289
290 struct btrfs_bio;
291 typedef void (btrfs_bio_end_io_t) (struct btrfs_bio *bio, int err);
292
293 struct btrfs_bio {
294         refcount_t refs;
295         atomic_t stripes_pending;
296         struct btrfs_fs_info *fs_info;
297         u64 map_type; /* get from map_lookup->type */
298         bio_end_io_t *end_io;
299         struct bio *orig_bio;
300         unsigned long flags;
301         void *private;
302         atomic_t error;
303         int max_errors;
304         int num_stripes;
305         int mirror_num;
306         int num_tgtdevs;
307         int *tgtdev_map;
308         /*
309          * logical block numbers for the start of each stripe
310          * The last one or two are p/q.  These are sorted,
311          * so raid_map[0] is the start of our full stripe
312          */
313         u64 *raid_map;
314         struct btrfs_bio_stripe stripes[];
315 };
316
317 struct btrfs_device_info {
318         struct btrfs_device *dev;
319         u64 dev_offset;
320         u64 max_avail;
321         u64 total_avail;
322 };
323
324 struct btrfs_raid_attr {
325         int sub_stripes;        /* sub_stripes info for map */
326         int dev_stripes;        /* stripes per dev */
327         int devs_max;           /* max devs to use */
328         int devs_min;           /* min devs needed */
329         int tolerated_failures; /* max tolerated fail devs */
330         int devs_increment;     /* ndevs has to be a multiple of this */
331         int ncopies;            /* how many copies to data has */
332         const char raid_name[8]; /* name of the raid */
333 };
334
335 extern const struct btrfs_raid_attr btrfs_raid_array[BTRFS_NR_RAID_TYPES];
336 extern const int btrfs_raid_mindev_error[BTRFS_NR_RAID_TYPES];
337 extern const u64 btrfs_raid_group[BTRFS_NR_RAID_TYPES];
338
339 struct map_lookup {
340         u64 type;
341         int io_align;
342         int io_width;
343         u64 stripe_len;
344         int num_stripes;
345         int sub_stripes;
346         struct btrfs_bio_stripe stripes[];
347 };
348
349 #define map_lookup_size(n) (sizeof(struct map_lookup) + \
350                             (sizeof(struct btrfs_bio_stripe) * (n)))
351
352 struct btrfs_balance_args;
353 struct btrfs_balance_progress;
354 struct btrfs_balance_control {
355         struct btrfs_fs_info *fs_info;
356
357         struct btrfs_balance_args data;
358         struct btrfs_balance_args meta;
359         struct btrfs_balance_args sys;
360
361         u64 flags;
362
363         struct btrfs_balance_progress stat;
364 };
365
366 enum btrfs_map_op {
367         BTRFS_MAP_READ,
368         BTRFS_MAP_WRITE,
369         BTRFS_MAP_DISCARD,
370         BTRFS_MAP_GET_READ_MIRRORS,
371 };
372
373 static inline enum btrfs_map_op btrfs_op(struct bio *bio)
374 {
375         switch (bio_op(bio)) {
376         case REQ_OP_DISCARD:
377                 return BTRFS_MAP_DISCARD;
378         case REQ_OP_WRITE:
379                 return BTRFS_MAP_WRITE;
380         default:
381                 WARN_ON_ONCE(1);
382         case REQ_OP_READ:
383                 return BTRFS_MAP_READ;
384         }
385 }
386
387 int btrfs_account_dev_extents_size(struct btrfs_device *device, u64 start,
388                                    u64 end, u64 *length);
389 void btrfs_get_bbio(struct btrfs_bio *bbio);
390 void btrfs_put_bbio(struct btrfs_bio *bbio);
391 int btrfs_map_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
392                     u64 logical, u64 *length,
393                     struct btrfs_bio **bbio_ret, int mirror_num);
394 int btrfs_map_sblock(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
395                      u64 logical, u64 *length,
396                      struct btrfs_bio **bbio_ret);
397 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info,
398                      u64 chunk_start, u64 physical, u64 devid,
399                      u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len);
400 int btrfs_read_sys_array(struct btrfs_fs_info *fs_info);
401 int btrfs_read_chunk_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info);
402 int btrfs_alloc_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
403                       struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type);
404 void btrfs_mapping_init(struct btrfs_mapping_tree *tree);
405 void btrfs_mapping_tree_free(struct btrfs_mapping_tree *tree);
406 blk_status_t btrfs_map_bio(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct bio *bio,
407                            int mirror_num, int async_submit);
408 int btrfs_open_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
409                        fmode_t flags, void *holder);
410 int btrfs_scan_one_device(const char *path, fmode_t flags, void *holder,
411                           struct btrfs_fs_devices **fs_devices_ret);
412 int btrfs_close_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices);
413 void btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices, int step);
414 void btrfs_assign_next_active_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
415                 struct btrfs_device *device, struct btrfs_device *this_dev);
416 int btrfs_find_device_missing_or_by_path(struct btrfs_fs_info *fs_info,
417                                          const char *device_path,
418                                          struct btrfs_device **device);
419 int btrfs_find_device_by_devspec(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 devid,
420                                          const char *devpath,
421                                          struct btrfs_device **device);
422 struct btrfs_device *btrfs_alloc_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
423                                         const u64 *devid,
424                                         const u8 *uuid);
425 void btrfs_free_device(struct btrfs_device *device);
426 int btrfs_rm_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
427                     const char *device_path, u64 devid);
428 void __exit btrfs_cleanup_fs_uuids(void);
429 int btrfs_num_copies(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len);
430 int btrfs_grow_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
431                       struct btrfs_device *device, u64 new_size);
432 struct btrfs_device *btrfs_find_device(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 devid,
433                                        u8 *uuid, u8 *fsid);
434 int btrfs_shrink_device(struct btrfs_device *device, u64 new_size);
435 int btrfs_init_new_device(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *path);
436 int btrfs_balance(struct btrfs_balance_control *bctl,
437                   struct btrfs_ioctl_balance_args *bargs);
438 int btrfs_resume_balance_async(struct btrfs_fs_info *fs_info);
439 int btrfs_recover_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info);
440 int btrfs_pause_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info);
441 int btrfs_cancel_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info);
442 int btrfs_create_uuid_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info);
443 int btrfs_check_uuid_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info);
444 int btrfs_chunk_readonly(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset);
445 int find_free_dev_extent_start(struct btrfs_transaction *transaction,
446                          struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
447                          u64 search_start, u64 *start, u64 *max_avail);
448 int find_free_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
449                          struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
450                          u64 *start, u64 *max_avail);
451 void btrfs_dev_stat_inc_and_print(struct btrfs_device *dev, int index);
452 int btrfs_get_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info,
453                         struct btrfs_ioctl_get_dev_stats *stats);
454 void btrfs_init_devices_late(struct btrfs_fs_info *fs_info);
455 int btrfs_init_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info);
456 int btrfs_run_dev_stats(struct btrfs_trans_handle *trans,
457                         struct btrfs_fs_info *fs_info);
458 void btrfs_rm_dev_replace_remove_srcdev(struct btrfs_fs_info *fs_info,
459                                         struct btrfs_device *srcdev);
460 void btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev(struct btrfs_fs_info *fs_info,
461                                       struct btrfs_device *srcdev);
462 void btrfs_destroy_dev_replace_tgtdev(struct btrfs_fs_info *fs_info,
463                                       struct btrfs_device *tgtdev);
464 void btrfs_scratch_superblocks(struct block_device *bdev, const char *device_path);
465 int btrfs_is_parity_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info,
466                            u64 logical, u64 len);
467 unsigned long btrfs_full_stripe_len(struct btrfs_fs_info *fs_info,
468                                     u64 logical);
469 int btrfs_finish_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans,
470                                 struct btrfs_fs_info *fs_info,
471                                 u64 chunk_offset, u64 chunk_size);
472 int btrfs_remove_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
473                        struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset);
474
475 static inline void btrfs_dev_stat_inc(struct btrfs_device *dev,
476                                       int index)
477 {
478         atomic_inc(dev->dev_stat_values + index);
479         /*
480          * This memory barrier orders stores updating statistics before stores
481          * updating dev_stats_ccnt.
482          *
483          * It pairs with smp_rmb() in btrfs_run_dev_stats().
484          */
485         smp_mb__before_atomic();
486         atomic_inc(&dev->dev_stats_ccnt);
487 }
488
489 static inline int btrfs_dev_stat_read(struct btrfs_device *dev,
490                                       int index)
491 {
492         return atomic_read(dev->dev_stat_values + index);
493 }
494
495 static inline int btrfs_dev_stat_read_and_reset(struct btrfs_device *dev,
496                                                 int index)
497 {
498         int ret;
499
500         ret = atomic_xchg(dev->dev_stat_values + index, 0);
501         /*
502          * atomic_xchg implies a full memory barriers as per atomic_t.txt:
503          * - RMW operations that have a return value are fully ordered;
504          *
505          * This implicit memory barriers is paired with the smp_rmb in
506          * btrfs_run_dev_stats
507          */
508         atomic_inc(&dev->dev_stats_ccnt);
509         return ret;
510 }
511
512 static inline void btrfs_dev_stat_set(struct btrfs_device *dev,
513                                       int index, unsigned long val)
514 {
515         atomic_set(dev->dev_stat_values + index, val);
516         /*
517          * This memory barrier orders stores updating statistics before stores
518          * updating dev_stats_ccnt.
519          *
520          * It pairs with smp_rmb() in btrfs_run_dev_stats().
521          */
522         smp_mb__before_atomic();
523         atomic_inc(&dev->dev_stats_ccnt);
524 }
525
526 static inline void btrfs_dev_stat_reset(struct btrfs_device *dev,
527                                         int index)
528 {
529         btrfs_dev_stat_set(dev, index, 0);
530 }
531
532 /*
533  * Convert block group flags (BTRFS_BLOCK_GROUP_*) to btrfs_raid_types, which
534  * can be used as index to access btrfs_raid_array[].
535  */
536 static inline enum btrfs_raid_types btrfs_bg_flags_to_raid_index(u64 flags)
537 {
538         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
539                 return BTRFS_RAID_RAID10;
540         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
541                 return BTRFS_RAID_RAID1;
542         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)
543                 return BTRFS_RAID_DUP;
544         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
545                 return BTRFS_RAID_RAID0;
546         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
547                 return BTRFS_RAID_RAID5;
548         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
549                 return BTRFS_RAID_RAID6;
550
551         return BTRFS_RAID_SINGLE; /* BTRFS_BLOCK_GROUP_SINGLE */
552 }
553
554 const char *get_raid_name(enum btrfs_raid_types type);
555
556 void btrfs_update_commit_device_size(struct btrfs_fs_info *fs_info);
557 void btrfs_update_commit_device_bytes_used(struct btrfs_transaction *trans);
558
559 struct list_head *btrfs_get_fs_uuids(void);
560 void btrfs_set_fs_info_ptr(struct btrfs_fs_info *fs_info);
561 void btrfs_reset_fs_info_ptr(struct btrfs_fs_info *fs_info);
562 bool btrfs_check_rw_degradable(struct btrfs_fs_info *fs_info,
563                                         struct btrfs_device *failing_dev);
564
565 #endif