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 #define BTRFS_MAX_DATA_CHUNK_SIZE       (10ULL * SZ_1G)
  15
  16 extern struct mutex uuid_mutex;
  17
  18 #define BTRFS_STRIPE_LEN        SZ_64K
  19
  20 struct buffer_head;
  21 struct btrfs_pending_bios {
  22         struct bio *head;
  23         struct bio *tail;
  24 };
  25
  26 /*
  27  * Use sequence counter to get consistent device stat data on
  28  * 32-bit processors.
  29  */
  30 #if BITS_PER_LONG==32 && defined(CONFIG_SMP)
  31 #include <linux/seqlock.h>
  32 #define __BTRFS_NEED_DEVICE_DATA_ORDERED
  33 #define btrfs_device_data_ordered_init(device)  \
  34         seqcount_init(&device->data_seqcount)
  35 #else
  36 #define btrfs_device_data_ordered_init(device) do { } while (0)
  37 #endif
  38
  39 #define BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE       (0)
  40 #define BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA  (1)
  41 #define BTRFS_DEV_STATE_MISSING         (2)
  42 #define BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT     (3)
  43 #define BTRFS_DEV_STATE_FLUSH_SENT      (4)
  44
  45 struct btrfs_device {
  46         struct list_head dev_list;
  47         struct list_head dev_alloc_list;
  48         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
  49         struct btrfs_fs_info *fs_info;
  50
  51         struct rcu_string *name;
  52
  53         u64 generation;
  54
  55         spinlock_t io_lock ____cacheline_aligned;
  56         int running_pending;
  57         /* regular prio bios */
  58         struct btrfs_pending_bios pending_bios;
  59         /* sync bios */
  60         struct btrfs_pending_bios pending_sync_bios;
  61
  62         struct block_device *bdev;
  63
  64         /* the mode sent to blkdev_get */
  65         fmode_t mode;
  66
  67         unsigned long dev_state;
  68         blk_status_t last_flush_error;
  69         int flush_bio_sent;
  70
  71 #ifdef __BTRFS_NEED_DEVICE_DATA_ORDERED
  72         seqcount_t data_seqcount;
  73 #endif
  74
  75         /* the internal btrfs device id */
  76         u64 devid;
  77
  78         /* size of the device in memory */
  79         u64 total_bytes;
  80
  81         /* size of the device on disk */
  82         u64 disk_total_bytes;
  83
  84         /* bytes used */
  85         u64 bytes_used;
  86
  87         /* optimal io alignment for this device */
  88         u32 io_align;
  89
  90         /* optimal io width for this device */
  91         u32 io_width;
  92         /* type and info about this device */
  93         u64 type;
  94
  95         /* minimal io size for this device */
  96         u32 sector_size;
  97
  98         /* physical drive uuid (or lvm uuid) */
  99         u8 uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
 100
 101         /*
 102          * size of the device on the current transaction
 103          *
 104          * This variant is update when committing the transaction,
 105          * and protected by device_list_mutex
 106          */
 107         u64 commit_total_bytes;
 108
 109         /* bytes used on the current transaction */
 110         u64 commit_bytes_used;
 111         /*
 112          * used to manage the device which is resized
 113          *
 114          * It is protected by chunk_lock.
 115          */
 116         struct list_head resized_list;
 117
 118         /* for sending down flush barriers */
 119         struct bio *flush_bio;
 120         struct completion flush_wait;
 121
 122         /* per-device scrub information */
 123         struct scrub_ctx *scrub_ctx;
 124
 125         struct btrfs_work work;
 126         struct rcu_head rcu;
 127
 128         /* readahead state */
 129         atomic_t reada_in_flight;
 130         u64 reada_next;
 131         struct reada_zone *reada_curr_zone;
 132         struct radix_tree_root reada_zones;
 133         struct radix_tree_root reada_extents;
 134
 135         /* disk I/O failure stats. For detailed description refer to
 136          * enum btrfs_dev_stat_values in ioctl.h */
 137         int dev_stats_valid;
 138
 139         /* Counter to record the change of device stats */
 140         atomic_t dev_stats_ccnt;
 141         atomic_t dev_stat_values[BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX];
 142 };
 143
 144 /*
 145  * If we read those variants at the context of their own lock, we needn't
 146  * use the following helpers, reading them directly is safe.
 147  */
 148 #if BITS_PER_LONG==32 && defined(CONFIG_SMP)
 149 #define BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(name)                                 \
 150 static inline u64                                                       \
 151 btrfs_device_get_##name(const struct btrfs_device *dev)                 \
 152 {                                                                       \
 153         u64 size;                                                       \
 154         unsigned int seq;                                               \
 155                                                                         \
 156         do {                                                            \
 157                 seq = read_seqcount_begin(&dev->data_seqcount);         \
 158                 size = dev->name;                                       \
 159         } while (read_seqcount_retry(&dev->data_seqcount, seq));        \
 160         return size;                                                    \
 161 }                                                                       \
 162                                                                         \
 163 static inline void                                                      \
 164 btrfs_device_set_##name(struct btrfs_device *dev, u64 size)             \
 165 {                                                                       \
 166         preempt_disable();                                              \
 167         write_seqcount_begin(&dev->data_seqcount);                      \
 168         dev->name = size;                                               \
 169         write_seqcount_end(&dev->data_seqcount);                        \
 170         preempt_enable();                                               \
 171 }
 172 #elif BITS_PER_LONG==32 && defined(CONFIG_PREEMPT)
 173 #define BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(name)                                 \
 174 static inline u64                                                       \
 175 btrfs_device_get_##name(const struct btrfs_device *dev)                 \
 176 {                                                                       \
 177         u64 size;                                                       \
 178                                                                         \
 179         preempt_disable();                                              \
 180         size = dev->name;                                               \
 181         preempt_enable();                                               \
 182         return size;                                                    \
 183 }                                                                       \
 184                                                                         \
 185 static inline void                                                      \
 186 btrfs_device_set_##name(struct btrfs_device *dev, u64 size)             \
 187 {                                                                       \
 188         preempt_disable();                                              \
 189         dev->name = size;                                               \
 190         preempt_enable();                                               \
 191 }
 192 #else
 193 #define BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(name)                                 \
 194 static inline u64                                                       \
 195 btrfs_device_get_##name(const struct btrfs_device *dev)                 \
 196 {                                                                       \
 197         return dev->name;                                               \
 198 }                                                                       \
 199                                                                         \
 200 static inline void                                                      \
 201 btrfs_device_set_##name(struct btrfs_device *dev, u64 size)             \
 202 {                                                                       \
 203         dev->name = size;                                               \
 204 }
 205 #endif
 206
 207 BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(total_bytes);
 208 BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(disk_total_bytes);
 209 BTRFS_DEVICE_GETSET_FUNCS(bytes_used);
 210
 211 struct btrfs_fs_devices {
 212         u8 fsid[BTRFS_FSID_SIZE]; /* FS specific uuid */
 213         u8 metadata_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
 214         bool fsid_change;
 215         struct list_head fs_list;
 216
 217         u64 num_devices;
 218         u64 open_devices;
 219         u64 rw_devices;
 220         u64 missing_devices;
 221         u64 total_rw_bytes;
 222         u64 total_devices;
 223
 224         /* Highest generation number of seen devices */
 225         u64 latest_generation;
 226
 227         struct block_device *latest_bdev;
 228
 229         /* all of the devices in the FS, protected by a mutex
 230          * so we can safely walk it to write out the supers without
 231          * worrying about add/remove by the multi-device code.
 232          * Scrubbing super can kick off supers writing by holding
 233          * this mutex lock.
 234          */
 235         struct mutex device_list_mutex;
 236         struct list_head devices;
 237
 238         struct list_head resized_devices;
 239         /* devices not currently being allocated */
 240         struct list_head alloc_list;
 241
 242         struct btrfs_fs_devices *seed;
 243         int seeding;
 244
 245         int opened;
 246
 247         /* set when we find or add a device that doesn't have the
 248          * nonrot flag set
 249          */
 250         int rotating;
 251
 252         struct btrfs_fs_info *fs_info;
 253         /* sysfs kobjects */
 254         struct kobject fsid_kobj;
 255         struct kobject *device_dir_kobj;
 256         struct completion kobj_unregister;
 257 };
 258
 259 #define BTRFS_BIO_INLINE_CSUM_SIZE      64
 260
 261 /*
 262  * we need the mirror number and stripe index to be passed around
 263  * the call chain while we are processing end_io (especially errors).
 264  * Really, what we need is a btrfs_bio structure that has this info
 265  * and is properly sized with its stripe array, but we're not there
 266  * quite yet.  We have our own btrfs bioset, and all of the bios
 267  * we allocate are actually btrfs_io_bios.  We'll cram as much of
 268  * struct btrfs_bio as we can into this over time.
 269  */
 270 struct btrfs_io_bio {
 271         unsigned int mirror_num;
 272         unsigned int stripe_index;
 273         u64 logical;
 274         u8 *csum;
 275         u8 csum_inline[BTRFS_BIO_INLINE_CSUM_SIZE];
 276         struct bvec_iter iter;
 277         /*
 278          * This member must come last, bio_alloc_bioset will allocate enough
 279          * bytes for entire btrfs_io_bio but relies on bio being last.
 280          */
 281         struct bio bio;
 282 };
 283
 284 static inline struct btrfs_io_bio *btrfs_io_bio(struct bio *bio)
 285 {
 286         return container_of(bio, struct btrfs_io_bio, bio);
 287 }
 288
 289 static inline void btrfs_io_bio_free_csum(struct btrfs_io_bio *io_bio)
 290 {
 291         if (io_bio->csum != io_bio->csum_inline) {
 292                 kfree(io_bio->csum);
 293                 io_bio->csum = NULL;
 294         }
 295 }
 296
 297 struct btrfs_bio_stripe {
 298         struct btrfs_device *dev;
 299         u64 physical;
 300         u64 length; /* only used for discard mappings */
 301 };
 302
 303 struct btrfs_bio {
 304         refcount_t refs;
 305         atomic_t stripes_pending;
 306         struct btrfs_fs_info *fs_info;
 307         u64 map_type; /* get from map_lookup->type */
 308         bio_end_io_t *end_io;
 309         struct bio *orig_bio;
 310         unsigned long flags;
 311         void *private;
 312         atomic_t error;
 313         int max_errors;
 314         int num_stripes;
 315         int mirror_num;
 316         int num_tgtdevs;
 317         int *tgtdev_map;
 318         /*
 319          * logical block numbers for the start of each stripe
 320          * The last one or two are p/q.  These are sorted,
 321          * so raid_map[0] is the start of our full stripe
 322          */
 323         u64 *raid_map;
 324         struct btrfs_bio_stripe stripes[];
 325 };
 326
 327 struct btrfs_device_info {
 328         struct btrfs_device *dev;
 329         u64 dev_offset;
 330         u64 max_avail;
 331         u64 total_avail;
 332 };
 333
 334 struct btrfs_raid_attr {
 335         int sub_stripes;        /* sub_stripes info for map */
 336         int dev_stripes;        /* stripes per dev */
 337         int devs_max;           /* max devs to use */
 338         int devs_min;           /* min devs needed */
 339         int tolerated_failures; /* max tolerated fail devs */
 340         int devs_increment;     /* ndevs has to be a multiple of this */
 341         int ncopies;            /* how many copies to data has */
 342         int nparity;            /* number of stripes worth of bytes to store
 343                                  * parity information */
 344         int mindev_error;       /* error code if min devs requisite is unmet */
 345         const char raid_name[8]; /* name of the raid */
 346         u64 bg_flag;            /* block group flag of the raid */
 347 };
 348
 349 extern const struct btrfs_raid_attr btrfs_raid_array[BTRFS_NR_RAID_TYPES];
 350
 351 struct map_lookup {
 352         u64 type;
 353         int io_align;
 354         int io_width;
 355         u64 stripe_len;
 356         int num_stripes;
 357         int sub_stripes;
 358         int verified_stripes; /* For mount time dev extent verification */
 359         struct btrfs_bio_stripe stripes[];
 360 };
 361
 362 #define map_lookup_size(n) (sizeof(struct map_lookup) + \
 363                             (sizeof(struct btrfs_bio_stripe) * (n)))
 364
 365 struct btrfs_balance_args;
 366 struct btrfs_balance_progress;
 367 struct btrfs_balance_control {
 368         struct btrfs_balance_args data;
 369         struct btrfs_balance_args meta;
 370         struct btrfs_balance_args sys;
 371
 372         u64 flags;
 373
 374         struct btrfs_balance_progress stat;
 375 };
 376
 377 enum btrfs_map_op {
 378         BTRFS_MAP_READ,
 379         BTRFS_MAP_WRITE,
 380         BTRFS_MAP_DISCARD,
 381         BTRFS_MAP_GET_READ_MIRRORS,
 382 };
 383
 384 static inline enum btrfs_map_op btrfs_op(struct bio *bio)
 385 {
 386         switch (bio_op(bio)) {
 387         case REQ_OP_DISCARD:
 388                 return BTRFS_MAP_DISCARD;
 389         case REQ_OP_WRITE:
 390                 return BTRFS_MAP_WRITE;
 391         default:
 392                 WARN_ON_ONCE(1);
 393         case REQ_OP_READ:
 394                 return BTRFS_MAP_READ;
 395         }
 396 }
 397
 398 void btrfs_get_bbio(struct btrfs_bio *bbio);
 399 void btrfs_put_bbio(struct btrfs_bio *bbio);
 400 int btrfs_map_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
 401                     u64 logical, u64 *length,
 402                     struct btrfs_bio **bbio_ret, int mirror_num);
 403 int btrfs_map_sblock(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
 404                      u64 logical, u64 *length,
 405                      struct btrfs_bio **bbio_ret);
 406 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
 407                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len);
 408 int btrfs_read_sys_array(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 409 int btrfs_read_chunk_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 410 int btrfs_alloc_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type);
 411 void btrfs_mapping_init(struct btrfs_mapping_tree *tree);
 412 void btrfs_mapping_tree_free(struct btrfs_mapping_tree *tree);
 413 blk_status_t btrfs_map_bio(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct bio *bio,
 414                            int mirror_num, int async_submit);
 415 int btrfs_open_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
 416                        fmode_t flags, void *holder);
 417 struct btrfs_device *btrfs_scan_one_device(const char *path,
 418                                            fmode_t flags, void *holder);
 419 int btrfs_forget_devices(const char *path);
 420 int btrfs_close_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices);
 421 void btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices, int step);
 422 void btrfs_assign_next_active_device(struct btrfs_device *device,
 423                                      struct btrfs_device *this_dev);
 424 struct btrfs_device *btrfs_find_device_by_devspec(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 425                                                   u64 devid,
 426                                                   const char *devpath);
 427 struct btrfs_device *btrfs_alloc_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 428                                         const u64 *devid,
 429                                         const u8 *uuid);
 430 void btrfs_free_device(struct btrfs_device *device);
 431 int btrfs_rm_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 432                     const char *device_path, u64 devid);
 433 void __exit btrfs_cleanup_fs_uuids(void);
 434 int btrfs_num_copies(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len);
 435 int btrfs_grow_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
 436                       struct btrfs_device *device, u64 new_size);
 437 struct btrfs_device *btrfs_find_device(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
 438                                        u64 devid, u8 *uuid, u8 *fsid, bool seed);
 439 int btrfs_shrink_device(struct btrfs_device *device, u64 new_size);
 440 int btrfs_init_new_device(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *path);
 441 int btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 442                   struct btrfs_balance_control *bctl,
 443                   struct btrfs_ioctl_balance_args *bargs);
 444 void btrfs_describe_block_groups(u64 flags, char *buf, u32 size_buf);
 445 int btrfs_resume_balance_async(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 446 int btrfs_recover_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 447 int btrfs_pause_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 448 int btrfs_cancel_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 449 int btrfs_create_uuid_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 450 int btrfs_check_uuid_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 451 int btrfs_chunk_readonly(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset);
 452 int find_free_dev_extent_start(struct btrfs_transaction *transaction,
 453                          struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
 454                          u64 search_start, u64 *start, u64 *max_avail);
 455 int find_free_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
 456                          struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
 457                          u64 *start, u64 *max_avail);
 458 void btrfs_dev_stat_inc_and_print(struct btrfs_device *dev, int index);
 459 int btrfs_get_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 460                         struct btrfs_ioctl_get_dev_stats *stats);
 461 void btrfs_init_devices_late(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 462 int btrfs_init_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 463 int btrfs_run_dev_stats(struct btrfs_trans_handle *trans,
 464                         struct btrfs_fs_info *fs_info);
 465 void btrfs_rm_dev_replace_remove_srcdev(struct btrfs_device *srcdev);
 466 void btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 467                                       struct btrfs_device *srcdev);
 468 void btrfs_destroy_dev_replace_tgtdev(struct btrfs_device *tgtdev);
 469 void btrfs_scratch_superblocks(struct block_device *bdev, const char *device_path);
 470 int btrfs_is_parity_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 471                            u64 logical, u64 len);
 472 unsigned long btrfs_full_stripe_len(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 473                                     u64 logical);
 474 int btrfs_finish_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans,
 475                              u64 chunk_offset, u64 chunk_size);
 476 int btrfs_remove_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset);
 477 struct extent_map *btrfs_get_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 478                                        u64 logical, u64 length);
 479
 480 static inline void btrfs_dev_stat_inc(struct btrfs_device *dev,
 481                                       int index)
 482 {
 483         atomic_inc(dev->dev_stat_values + index);
 484         /*
 485          * This memory barrier orders stores updating statistics before stores
 486          * updating dev_stats_ccnt.
 487          *
 488          * It pairs with smp_rmb() in btrfs_run_dev_stats().
 489          */
 490         smp_mb__before_atomic();
 491         atomic_inc(&dev->dev_stats_ccnt);
 492 }
 493
 494 static inline int btrfs_dev_stat_read(struct btrfs_device *dev,
 495                                       int index)
 496 {
 497         return atomic_read(dev->dev_stat_values + index);
 498 }
 499
 500 static inline int btrfs_dev_stat_read_and_reset(struct btrfs_device *dev,
 501                                                 int index)
 502 {
 503         int ret;
 504
 505         ret = atomic_xchg(dev->dev_stat_values + index, 0);
 506         /*
 507          * atomic_xchg implies a full memory barriers as per atomic_t.txt:
 508          * - RMW operations that have a return value are fully ordered;
 509          *
 510          * This implicit memory barriers is paired with the smp_rmb in
 511          * btrfs_run_dev_stats
 512          */
 513         atomic_inc(&dev->dev_stats_ccnt);
 514         return ret;
 515 }
 516
 517 static inline void btrfs_dev_stat_set(struct btrfs_device *dev,
 518                                       int index, unsigned long val)
 519 {
 520         atomic_set(dev->dev_stat_values + index, val);
 521         /*
 522          * This memory barrier orders stores updating statistics before stores
 523          * updating dev_stats_ccnt.
 524          *
 525          * It pairs with smp_rmb() in btrfs_run_dev_stats().
 526          */
 527         smp_mb__before_atomic();
 528         atomic_inc(&dev->dev_stats_ccnt);
 529 }
 530
 531 static inline void btrfs_dev_stat_reset(struct btrfs_device *dev,
 532                                         int index)
 533 {
 534         btrfs_dev_stat_set(dev, index, 0);
 535 }
 536
 537 /*
 538  * Convert block group flags (BTRFS_BLOCK_GROUP_*) to btrfs_raid_types, which
 539  * can be used as index to access btrfs_raid_array[].
 540  */
 541 static inline enum btrfs_raid_types btrfs_bg_flags_to_raid_index(u64 flags)
 542 {
 543         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
 544                 return BTRFS_RAID_RAID10;
 545         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
 546                 return BTRFS_RAID_RAID1;
 547         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)
 548                 return BTRFS_RAID_DUP;
 549         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
 550                 return BTRFS_RAID_RAID0;
 551         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
 552                 return BTRFS_RAID_RAID5;
 553         else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
 554                 return BTRFS_RAID_RAID6;
 555
 556         return BTRFS_RAID_SINGLE; /* BTRFS_BLOCK_GROUP_SINGLE */
 557 }
 558
 559 const char *get_raid_name(enum btrfs_raid_types type);
 560
 561 void btrfs_update_commit_device_size(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 562 void btrfs_update_commit_device_bytes_used(struct btrfs_transaction *trans);
 563
 564 struct list_head *btrfs_get_fs_uuids(void);
 565 void btrfs_set_fs_info_ptr(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 566 void btrfs_reset_fs_info_ptr(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 567 bool btrfs_check_rw_degradable(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 568                                         struct btrfs_device *failing_dev);
 569
 570 int btrfs_bg_type_to_factor(u64 flags);
 571 int btrfs_verify_dev_extents(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 572
 573 #endif