btrfs: Refactor main loop in extent_readpages

extent_readpages processes all pages in the readlist in batches of 16,
this is implemented by a single for loop but thanks to an if condition
the loop does 2 things based on whether we've filled the batch or not.
Additionally due to the structure of the code there is an additional
check which deals with partial batches.

Streamline all of this by explicitly using two loops. The outter one is
used to process all pages while the inner one just fills in the batch
of 16 (currently). Due to this new structure the code guarantees that
all pages are processed in the loop hence the code to deal with any
leftovers is eliminated.

This also enable the compiler to inline __extent_readpages:

./scripts/bloat-o-meter fs/btrfs/extent_io.o extent_io.for

add/remove: 0/1 grow/shrink: 1/0 up/down: 660/-820 (-160)
Function                                     old     new   delta
extent_readpages                             476    1136    +660
__extent_readpages                           820       -    -820
Total: Before=44315, After=44155, chg -0.36%

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove 1st shrink/grow phase from balance

The first step of the rebalance process ensures there is 1MiB free on
each device. This number seems rather small. And in fact when talking to
the original authors their opinions were:

"man that's a little bonkers"
"i don't think we even need that code anymore"
"I think it was there to make sure we had room for the blank 1M at the
beginning. I bet it goes all the way back to v0"
"we just don't need any of that tho, i say we just delete it"

Clearly, this piece of code has lost its original intent throughout the
years. It doesn't really bring any real practical benefits to the
relocation process.

Additionally, this patch makes the balance process more lightweight by
removing a pair of shrink/grow operations which are rather expensive for
heavily populated filesystems. This is mainly due to shrink requiring
relocating block groups, involving heavy use of the btree.

The intermediate shrink/grow can fail and leave the filesystem in a
middle state that would need to be changed back by the user.

Suggested-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
[ update changelog ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: send, fix race with transaction commits that create snapshots

If we create a snapshot of a snapshot currently being used by a send
operation, we can end up with send failing unexpectedly (returning
-ENOENT error to user space for example). The following diagram shows
how this happens.

            CPU 1                                   CPU2                                CPU3

 btrfs_ioctl_send()
  (...)
                                     create_snapshot()
                                      -> creates snapshot of a
                                         root used by the send
                                         task
                                      btrfs_commit_transaction()
                                       create_pending_snapshot()
  __get_inode_info()
   btrfs_search_slot()
    btrfs_search_slot_get_root()
     down_read commit_root_sem

     get reference on eb of the
     commit root
      -> eb with bytenr == X

     up_read commit_root_sem

                                        btrfs_cow_block(root node)
                                         btrfs_free_tree_block()
                                          -> creates delayed ref to
                                             free the extent

                                       btrfs_run_delayed_refs()
                                        -> runs the delayed ref,
                                           adds extent to
                                           fs_info->pinned_extents

                                       btrfs_finish_extent_commit()
                                        unpin_extent_range()
                                         -> marks extent as free
                                            in the free space cache

                                      transaction commit finishes

                                                                       btrfs_start_transaction()
                                                                        (...)
                                                                        btrfs_cow_block()
                                                                         btrfs_alloc_tree_block()
                                                                          btrfs_reserve_extent()
                                                                           -> allocates extent at
                                                                              bytenr == X
                                                                          btrfs_init_new_buffer(bytenr X)
                                                                           btrfs_find_create_tree_block()
                                                                            alloc_extent_buffer(bytenr X)
                                                                             find_extent_buffer(bytenr X)
                                                                              -> returns existing eb,
                                                                                 which the send task got

                                                                        (...)
                                                                         -> modifies content of the
                                                                            eb with bytenr == X

    -> uses an eb that now
       belongs to some other
       tree and no more matches
       the commit root of the
       snapshot, resuts will be
       unpredictable

The consequences of this race can be various, and can lead to searches in
the commit root performed by the send task failing unexpectedly (unable to
find inode items, returning -ENOENT to user space, for example) or not
failing because an inode item with the same number was added to the tree
that reused the metadata extent, in which case send can behave incorrectly
in the worst case or just fail later for some reason.

Fix this by performing a copy of the commit root's extent buffer when doing
a search in the context of a send operation.

CC: stable@vger.kernel.org # 4.4.x: 1fc28d8e2e9: Btrfs: move get root out of btrfs_search_slot to a helper
CC: stable@vger.kernel.org # 4.4.x: f9ddfd0592a: Btrfs: remove unused check of skip_locking
CC: stable@vger.kernel.org # 4.4.x
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: use nofs context when initializing security xattrs to avoid deadlock

When initializing the security xattrs, we are holding a transaction handle
therefore we need to use a GFP_NOFS context in order to avoid a deadlock
with reclaim in case it's triggered.

Fixes: 39a27ec1004e8 ("btrfs: use GFP_KERNEL for xattr and acl allocations")
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: run delayed items before dropping the snapshot

With my delayed refs patches in place we started seeing a large amount
of aborts in __btrfs_free_extent:

 BTRFS error (device sdb1): unable to find ref byte nr 91947008 parent 0 root 35964  owner 1 offset 0
 Call Trace:
  ? btrfs_merge_delayed_refs+0xaf/0x340
  __btrfs_run_delayed_refs+0x6ea/0xfc0
  ? btrfs_set_path_blocking+0x31/0x60
  btrfs_run_delayed_refs+0xeb/0x180
  btrfs_commit_transaction+0x179/0x7f0
  ? btrfs_check_space_for_delayed_refs+0x30/0x50
  ? should_end_transaction.isra.19+0xe/0x40
  btrfs_drop_snapshot+0x41c/0x7c0
  btrfs_clean_one_deleted_snapshot+0xb5/0xd0
  cleaner_kthread+0xf6/0x120
  kthread+0xf8/0x130
  ? btree_invalidatepage+0x90/0x90
  ? kthread_bind+0x10/0x10
  ret_from_fork+0x35/0x40

This was because btrfs_drop_snapshot depends on the root not being
modified while it's dropping the snapshot.  It will unlock the root node
(and really every node) as it walks down the tree, only to re-lock it
when it needs to do something.  This is a problem because if we modify
the tree we could cow a block in our path, which frees our reference to
that block.  Then once we get back to that shared block we'll free our
reference to it again, and get ENOENT when trying to lookup our extent
reference to that block in __btrfs_free_extent.

This is ultimately happening because we have delayed items left to be
processed for our deleted snapshot _after_ all of the inodes are closed
for the snapshot.  We only run the delayed inode item if we're deleting
the inode, and even then we do not run the delayed insertions or delayed
removals.  These can be run at any point after our final inode does its
last iput, which is what triggers the snapshot deletion.  We can end up
with the snapshot deletion happening and then have the delayed items run
on that file system, resulting in the above problem.

This problem has existed forever, however my patches made it much easier
to hit as I wake up the cleaner much more often to deal with delayed
iputs, which made us more likely to start the snapshot dropping work
before the transaction commits, which is when the delayed items would
generally be run.  Before, generally speaking, we would run the delayed
items, commit the transaction, and wakeup the cleaner thread to start
deleting snapshots, which means we were less likely to hit this problem.
You could still hit it if you had multiple snapshots to be deleted and
ended up with lots of delayed items, but it was definitely harder.

Fix for now by simply running all the delayed items before starting to
drop the snapshot.  We could make this smarter in the future by making
the delayed items per-root, and then simply drop any delayed items for
roots that we are going to delete.  But for now just a quick and easy
solution is the safest.

CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: catch cow on deleting snapshots

When debugging some weird extent reference bug I suspected that we were
changing a snapshot while we were deleting it, which could explain my
bug.  This was indeed what was happening, and this patch helped me
verify my theory.  It is never correct to modify the snapshot once it's
being deleted, so mark the root when we are deleting it and make sure we
complain about it when it happens.

Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: extent-tree: cleanup one-shot usage of @blocksize in do_walk_down

@blocksize variable in do_walk_down() is only used once, really no need
to declare it.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: scrub, move setup of nofs contexts higher in the stack

Since scrub workers only do memory allocation with GFP_KERNEL when they
need to perform repair, we can move the recent setup of the nofs context
up to scrub_handle_errored_block() instead of setting it up down the call
chain at insert_full_stripe_lock() and scrub_add_page_to_wr_bio(),
removing some duplicate code and comment. So the only paths for which a
scrub worker can do memory allocations using GFP_KERNEL are the following:

 scrub_bio_end_io_worker()
   scrub_block_complete()
     scrub_handle_errored_block()
       lock_full_stripe()
         insert_full_stripe_lock()
           -> kmalloc with GFP_KERNEL

  scrub_bio_end_io_worker()
    scrub_block_complete()
      scrub_handle_errored_block()
        scrub_write_page_to_dev_replace()
          scrub_add_page_to_wr_bio()
            -> kzalloc with GFP_KERNEL

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: scrub: move scrub_setup_ctx allocation out of device_list_mutex

The scrub context is allocated with GFP_KERNEL and called from
btrfs_scrub_dev under the fs_info::device_list_mutex. This is not safe
regarding reclaim that could try to flush filesystem data in order to
get the memory. And the device_list_mutex is held during superblock
commit, so this would cause a lockup.

Move the alocation and initialization before any changes that require
the mutex.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: scrub: pass fs_info to scrub_setup_ctx

We can pass fs_info directly as this is the only member of btrfs_device
that's bing used inside scrub_setup_ctx.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix truncate throttling

We have a bunch of magic to make sure we're throttling delayed refs when
truncating a file.  Now that we have a delayed refs rsv and a mechanism
for refilling that reserve simply use that instead of all of this magic.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't run delayed refs in the end transaction logic

Over the years we have built up a lot of infrastructure to keep delayed
refs in check, mostly by running them at btrfs_end_transaction() time.
We have a lot of different maths we do to figure out how much, if we
should do it inline or async, etc.  This existed because we had no
feedback mechanism to force the flushing of delayed refs when they
became a problem.  However with the enospc flushing infrastructure in
place for flushing delayed refs when they put too much pressure on the
enospc system we have this problem solved.  Rip out all of this code as
it is no longer needed.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: rework btrfs_check_space_for_delayed_refs

Now with the delayed_refs_rsv we can now know exactly how much pending
delayed refs space we need.  This means we can drastically simplify
btrfs_check_space_for_delayed_refs by simply checking how much space we
have reserved for the global rsv (which acts as a spill over buffer) and
the delayed refs rsv.  If our total size is beyond that amount then we
know it's time to commit the transaction and stop any more delayed refs
from being generated.

With the introduction of dealyed_refs_rsv infrastructure, namely
btrfs_update_delayed_refs_rsv we now know exactly how much pending
delayed refs space is required.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add new flushing states for the delayed refs rsv

A nice thing we gain with the delayed refs rsv is the ability to flush
the delayed refs on demand to deal with enospc pressure.  Add states to
flush delayed refs on demand, and this will allow us to remove a lot of
ad-hoc work around checking to see if we should commit the transaction
to run our delayed refs.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: update may_commit_transaction to use the delayed refs rsv

Any space used in the delayed_refs_rsv will be freed up by a transaction
commit, so instead of just counting the pinned space we also need to
account for any space in the delayed_refs_rsv when deciding if it will
make a different to commit the transaction to satisfy our space
reservation.  If we have enough bytes to satisfy our reservation ticket
then we are good to go, otherwise subtract out what space we would gain
back by committing the transaction and compare that against the pinned
space to make our decision.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: introduce delayed_refs_rsv

Traditionally we've had voodoo in btrfs to account for the space that
delayed refs may take up by having a global_block_rsv.  This works most
of the time, except when it doesn't.  We've had issues reported and seen
in production where sometimes the global reserve is exhausted during
transaction commit before we can run all of our delayed refs, resulting
in an aborted transaction.  Because of this voodoo we have equally
dubious flushing semantics around throttling delayed refs which we often
get wrong.

So instead give them their own block_rsv.  This way we can always know
exactly how much outstanding space we need for delayed refs.  This
allows us to make sure we are constantly filling that reservation up
with space, and allows us to put more precise pressure on the enospc
system.  Instead of doing math to see if its a good time to throttle,
the normal enospc code will be invoked if we have a lot of delayed refs
pending, and they will be run via the normal flushing mechanism.

For now the delayed_refs_rsv will hold the reservations for the delayed
refs, the block group updates, and deleting csums.  We could have a
separate rsv for the block group updates, but the csum deletion stuff is
still handled via the delayed_refs so that will stay there.

Historical background:

The global reserve has grown to cover everything we don't reserve space
explicitly for, and we've grown a lot of weird ad-hoc heuristics to know
if we're running short on space and when it's time to force a commit.  A
failure rate of 20-40 file systems when we run hundreds of thousands of
them isn't super high, but cleaning up this code will make things less
ugly and more predictible.

Thus the delayed refs rsv.  We always know how many delayed refs we have
outstanding, and although running them generates more we can use the
global reserve for that spill over, which fits better into it's desired
use than a full blown reservation.  This first approach is to simply
take how many times we're reserving space for and multiply that by 2 in
order to save enough space for the delayed refs that could be generated.
This is a niave approach and will probably evolve, but for now it works.

Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com> # high-level review
[ added background notes from the cover letter ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: only track ref_heads in delayed_ref_updates

We use this number to figure out how many delayed refs to run, but
__btrfs_run_delayed_refs really only checks every time we need a new
delayed ref head, so we always run at least one ref head completely no
matter what the number of items on it.  Fix the accounting to only be
adjusted when we add/remove a ref head.

In addition to using this number to limit the number of delayed refs
run, a future patch is also going to use it to calculate the amount of
space required for delayed refs space reservation.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: cleanup extent_op handling

The cleanup_extent_op function actually would run the extent_op if it
needed running, which made the name sort of a misnomer.  Change it to
run_and_cleanup_extent_op, and move the actual cleanup work to
cleanup_extent_op so it can be used by check_ref_cleanup() in order to
unify the extent op handling.

Reviewed-by: Lu Fengqi <lufq.fnst@cn.fujitsu.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add cleanup_ref_head_accounting helper

We were missing some quota cleanups in check_ref_cleanup, so break the
ref head accounting cleanup into a helper and call that from both
check_ref_cleanup and cleanup_ref_head.  This will hopefully ensure that
we don't screw up accounting in the future for other things that we add.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Liu Bo <bo.liu@linux.alibaba.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add btrfs_delete_ref_head helper

We do this dance in cleanup_ref_head and check_ref_cleanup, unify it
into a helper and cleanup the calling functions.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use PAGE_ALIGNED instead of open-coding it

When using a 'var & (PAGE_SIZE - 1)' construct one is checking for a page
alignment and thus should use the PAGE_ALIGNED() macro instead of
open-coding it.

Convert all open-coded occurrences of PAGE_ALIGNED().

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use offset_in_page instead of open-coding it

Constructs like 'var & (PAGE_SIZE - 1)' or 'var & ~PAGE_MASK' can denote an
offset into a page.

So replace them by the offset_in_page() macro instead of open-coding it if
they're not used as an alignment check.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: open code trivial locking helpers

The dev-replace locking functions are now trivial wrappers around rw
semaphore that can be used directly everywhere. No functional change.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: remove custom read/write blocking scheme

After the rw semaphore has been added, the custom blocking using
::blocking_readers and ::read_lock_wq is redundant.

The blocking logic in __btrfs_map_block is replaced by extending the
time the semaphore is held, that has the same blocking effect on writes
as the previous custom scheme that waited until ::blocking_readers was
zero.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: swich locking to rw semaphore

This is the first part of removing the custom locking and waiting scheme
used for device replace. It was probably copied from extent buffer
locking, but there's nothing that would require more than is provided by
the common locking primitives.

The rw spinlock protects waiting tasks counter in case of incompatible
locks and the waitqueue. Same as rw semaphore.

This patch only switches the locking primitive, for better
bisectability.  There should be no functional change other than the
overhead of the locking and potential sleeping instead of spinning when
the lock is contended.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: reada: reorder dev-replace locks before radix tree preload

The device-replace read lock is going to use rw semaphore in followup
commits. The semaphore might sleep which is not possible in the radix
tree preload section. The lock nesting is now:

* device replace
  * radix tree preload
    * readahead spinlock

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Fix error handling in btrfs_cleanup_ordered_extents

Running btrfs/124 in a loop hung up on me sporadically with the
following call trace:

btrfs           D    0  5760   5324 0x00000000
Call Trace:
 ? __schedule+0x243/0x800
 schedule+0x33/0x90
 btrfs_start_ordered_extent+0x10c/0x1b0 [btrfs]
 ? wait_woken+0xa0/0xa0
 btrfs_wait_ordered_range+0xbb/0x100 [btrfs]
 btrfs_relocate_block_group+0x1ff/0x230 [btrfs]
 btrfs_relocate_chunk+0x49/0x100 [btrfs]
 btrfs_balance+0xbeb/0x1740 [btrfs]
 btrfs_ioctl_balance+0x2ee/0x380 [btrfs]
 btrfs_ioctl+0x1691/0x3110 [btrfs]
 ? lockdep_hardirqs_on+0xed/0x180
 ? __handle_mm_fault+0x8e7/0xfb0
 ? _raw_spin_unlock+0x24/0x30
 ? __handle_mm_fault+0x8e7/0xfb0
 ? do_vfs_ioctl+0xa5/0x6e0
 ? btrfs_ioctl_get_supported_features+0x30/0x30 [btrfs]
 do_vfs_ioctl+0xa5/0x6e0
 ? entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x3e/0xbe
 ksys_ioctl+0x3a/0x70
 __x64_sys_ioctl+0x16/0x20
 do_syscall_64+0x60/0x1b0
 entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x49/0xbe

This happens because during page writeback it's valid for
writepage_delalloc to instantiate a delalloc range which doesn't belong
to the page currently being written back.

The reason this case is valid is due to find_lock_delalloc_range
returning any available range after the passed delalloc_start and
ignoring whether the page under writeback is within that range.

In turn ordered extents (OE) are always created for the returned range
from find_lock_delalloc_range. If, however, a failure occurs while OE
are being created then the clean up code in btrfs_cleanup_ordered_extents
will be called.

Unfortunately the code in btrfs_cleanup_ordered_extents doesn't consider
the case of such 'foreign' range being processed and instead it always
assumes that the range OE are created for belongs to the page. This
leads to the first page of such foregin range to not be cleaned up since
it's deliberately missed and skipped by the current cleaning up code.

Fix this by correctly checking whether the current page belongs to the
range being instantiated and if so adjsut the range parameters passed
for cleaning up. If it doesn't, then just clean the whole OE range
directly.

Fixes: 524272607e88 ("btrfs: Handle delalloc error correctly to avoid ordered extent hang")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.14+
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove always true if branch in find_delalloc_range

The @found is always false when it comes to the if branch. Besides, the
bool type is more suitable for @found. Change the return value of the
function and its caller to bool as well.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Lu Fengqi <lufq.fnst@cn.fujitsu.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: skip file_extent generation check for free_space_inode in run_delalloc_nocow

The test case btrfs/001 with inode_cache mount option will encounter the
following warning:

  WARNING: CPU: 1 PID: 23700 at fs/btrfs/inode.c:956 cow_file_range.isra.19+0x32b/0x430 [btrfs]
  CPU: 1 PID: 23700 Comm: btrfs Kdump: loaded Tainted: G        W  O      4.20.0-rc4-custom+ #30
  Hardware name: QEMU Standard PC (Q35 + ICH9, 2009), BIOS 0.0.0 02/06/2015
  RIP: 0010:cow_file_range.isra.19+0x32b/0x430 [btrfs]
  Call Trace:
   ? free_extent_buffer+0x46/0x90 [btrfs]
   run_delalloc_nocow+0x455/0x900 [btrfs]
   btrfs_run_delalloc_range+0x1a7/0x360 [btrfs]
   writepage_delalloc+0xf9/0x150 [btrfs]
   __extent_writepage+0x125/0x3e0 [btrfs]
   extent_write_cache_pages+0x1b6/0x3e0 [btrfs]
   ? __wake_up_common_lock+0x63/0xc0
   extent_writepages+0x50/0x80 [btrfs]
   do_writepages+0x41/0xd0
   ? __filemap_fdatawrite_range+0x9e/0xf0
   __filemap_fdatawrite_range+0xbe/0xf0
   btrfs_fdatawrite_range+0x1b/0x50 [btrfs]
   __btrfs_write_out_cache+0x42c/0x480 [btrfs]
   btrfs_write_out_ino_cache+0x84/0xd0 [btrfs]
   btrfs_save_ino_cache+0x551/0x660 [btrfs]
   commit_fs_roots+0xc5/0x190 [btrfs]
   btrfs_commit_transaction+0x2bf/0x8d0 [btrfs]
   btrfs_mksubvol+0x48d/0x4d0 [btrfs]
   btrfs_ioctl_snap_create_transid+0x170/0x180 [btrfs]
   btrfs_ioctl_snap_create_v2+0x124/0x180 [btrfs]
   btrfs_ioctl+0x123f/0x3030 [btrfs]

The file extent generation of the free space inode is equal to the last
snapshot of the file root, so the inode will be passed to cow_file_rage.
But the inode was created and its extents were preallocated in
btrfs_save_ino_cache, there are no cow copies on disk.

The preallocated extent is not yet in the extent tree, and
btrfs_cross_ref_exist will ignore the -ENOENT returned by
check_committed_ref, so we can directly write the inode to the disk.

Fixes: 78d4295b1eee ("btrfs: lift some btrfs_cross_ref_exist checks in nocow path")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.18+
Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Lu Fengqi <lufq.fnst@cn.fujitsu.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix fsync of files with multiple hard links in new directories

The log tree has a long standing problem that when a file is fsync'ed we
only check for new ancestors, created in the current transaction, by
following only the hard link for which the fsync was issued. We follow the
ancestors using the VFS' dget_parent() API. This means that if we create a
new link for a file in a directory that is new (or in an any other new
ancestor directory) and then fsync the file using an old hard link, we end
up not logging the new ancestor, and on log replay that new hard link and
ancestor do not exist. In some cases, involving renames, the file will not
exist at all.

Example:

  mkfs.btrfs -f /dev/sdb
  mount /dev/sdb /mnt

  mkdir /mnt/A
  touch /mnt/foo
  ln /mnt/foo /mnt/A/bar
  xfs_io -c fsync /mnt/foo

  <power failure>

In this example after log replay only the hard link named 'foo' exists
and directory A does not exist, which is unexpected. In other major linux
filesystems, such as ext4, xfs and f2fs for example, both hard links exist
and so does directory A after mounting again the filesystem.

Checking if any new ancestors are new and need to be logged was added in
2009 by commit 12fcfd22fe5b ("Btrfs: tree logging unlink/rename fixes"),
however only for the ancestors of the hard link (dentry) for which the
fsync was issued, instead of checking for all ancestors for all of the
inode's hard links.

So fix this by tracking the id of the last transaction where a hard link
was created for an inode and then on fsync fallback to a full transaction
commit when an inode has more than one hard link and at least one new hard
link was created in the current transaction. This is the simplest solution
since this is not a common use case (adding frequently hard links for
which there's an ancestor created in the current transaction and then
fsync the file). In case it ever becomes a common use case, a solution
that consists of iterating the fs/subvol btree for each hard link and
check if any ancestor is new, could be implemented.

This solves many unexpected scenarios reported by Jayashree Mohan and
Vijay Chidambaram, and for which there is a new test case for fstests
under review.

Fixes: 12fcfd22fe5b ("Btrfs: tree logging unlink/rename fixes")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Reported-by: Vijay Chidambaram <vvijay03@gmail.com>
Reported-by: Jayashree Mohan <jayashree2912@gmail.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: drop extra enum initialization where using defaults

The first auto-assigned value to enum is 0, we can use that and not
initialize all members where the auto-increment does the same. This is
used for values that are not part of on-disk format.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch BTRFS_ORDERED_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
ordered extent flags.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch EXTENT_FLAG_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
extent map flags.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch EXTENT_BUFFER_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
extent buffer flags;

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch BTRFS_ROOT_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
root tree flags.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch BTRFS_FS_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
internal filesystem states.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch BTRFS_BLOCK_RSV_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
block reserve types.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch BTRFS_FS_STATE_* to enums

We can use simple enum for values that are not part of on-disk format:
global filesystem states.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Refactor btrfs_merge_bio_hook

This function really checks whether adding more data to the bio will
straddle a stripe/chunk. So first let's give it a more appropraite name
- btrfs_bio_fits_in_stripe. Secondly, the offset parameter was never
used to just remove it. Thirdly, pages are submitted to either btree or
data inodes so it's guaranteed that tree->ops is set so replace the
check with an ASSERT. Finally, document the parameters of the function.
No functional changes.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: cleanup the useless DEFINE_WAIT in cleanup_transaction

When it was introduced in commit f094ac32aba3 ("Btrfs: fix NULL pointer
after aborting a transaction"), it was not used.

Signed-off-by: Lu Fengqi <lufq.fnst@cn.fujitsu.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: document extent mapping assumptions in checksum

Document why map_private_extent_buffer() cannot return '1' (i.e. the map
spans two pages) for the csum_tree_block() case.

The current algorithm for detecting a page boundary crossing in
map_private_extent_buffer() will return a '1' *IFF* the extent buffer's
offset in the page + the offset passed in by csum_tree_block() and the
minimal length passed in by csum_tree_block() - 1 are bigger than
PAGE_SIZE.

We always pass BTRFS_CSUM_SIZE (32) as offset and a minimal length of 32
and the current extent buffer allocator always guarantees page aligned
extends, so the above condition can't be true.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't initialize 'offset' in map_private_extent_buffer()

In map_private_extent_buffer() the 'offset' variable is initialized to a
page aligned version of the 'start' parameter.

But later on it is overwritten with either the offset from the extent
buffer's start or 0.

So get rid of the initial initialization.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix deadlock with memory reclaim during scrub

When a transaction commit starts, it attempts to pause scrub and it blocks
until the scrub is paused. So while the transaction is blocked waiting for
scrub to pause, we can not do memory allocation with GFP_KERNEL from scrub,
otherwise we risk getting into a deadlock with reclaim.

Checking for scrub pause requests is done early at the beginning of the
while loop of scrub_stripe() and later in the loop, scrub_extent() and
scrub_raid56_parity() are called, which in turn call scrub_pages() and
scrub_pages_for_parity() respectively. These last two functions do memory
allocations using GFP_KERNEL. Same problem could happen while scrubbing
the super blocks, since it calls scrub_pages().

We also can not have any of the worker tasks, created by the scrub task,
doing GFP_KERNEL allocations, because before pausing, the scrub task waits
for all the worker tasks to complete (also done at scrub_stripe()).

So make sure GFP_NOFS is used for the memory allocations because at any
time a scrub pause request can happen from another task that started to
commit a transaction.

Fixes: 58c4e173847a ("btrfs: scrub: use GFP_KERNEL on the submission path")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.6+
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove extent_io_ops::readpage_io_failed_hook

For data inodes this hook does nothing but to return -EAGAIN which is
used to signal to the endio routines that this bio belongs to a data
inode. If this is the case the actual retrying is handled by
bio_readpage_error. Alternatively, if this bio belongs to the btree
inode then btree_io_failed_hook just does some cleanup and doesn't retry
anything.

This patch simplifies the code flow by eliminating
readpage_io_failed_hook and instead open-coding btree_io_failed_hook in
end_bio_extent_readpage. Also eliminate some needless checks since IO is
always performed on either data inode or btree inode, both of which are
guaranteed to have their extent_io_tree::ops set.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove btrfs_bio_end_io_t

The btrfs_bio_end_io_t typedef was introduced with commit
a1d3c4786a4b ("btrfs: btrfs_multi_bio replaced with btrfs_bio")
but never used anywhere. This commit also introduced a forward declaration
of 'struct btrfs_bio' which is only needed for btrfs_bio_end_io_t.

Remove both as they're not needed anywhere.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: replace btrfs_io_bio::end_io with a simple helper

The end_io callback implemented as btrfs_io_bio_endio_readpage only
calls kfree. Also the callback is set only in case the csum buffer is
allocated and not pointing to the inline buffer. We can use that
information to drop the indirection and call a helper that will free the
csums only in the right case.

This shrinks struct btrfs_io_bio by 8 bytes.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove redundant csum buffer in btrfs_io_bio

The io_bio tracks checksums and has an inline buffer or an allocated
one. And there's a third member that points to the right one, but we
don't need to use an extra pointer for that. Let btrfs_io_bio::csum
point to the right buffer and check that the inline buffer is not
accidentally freed.

This shrinks struct btrfs_io_bio by 8 bytes.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: replace async_cow::root with fs_info

The async_cow::root is used to propagate fs_info to async_cow_submit.
We can't use inode to reach it because it could become NULL after
write without compression in async_cow_start.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: merge btrfs_submit_bio_done to its caller

There's one caller and its code is simple, we can open code it in
run_one_async_done. The errors are passed through bio.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: balance: print to system log when balance ends or is paused

Print a kernel log message when the balance ends, either for cancel or
completed or if it is paused.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: balance: print args during start and resume

The information about balance arguments is important for system audit,
this patch prints the textual representation when balance starts or is
resumed.

Example command:

 $ btrfs balance start -f -mprofiles=raid1,convert=single,soft -dlimit=10..20,usage=50 /btrfs

Example kernel log output:

 BTRFS info (device sdb): balance: start -f -dusage=50,limit=10..20 -mconvert=single,soft,profiles=raid1 -sconvert=single,soft,profiles=raid1

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update changelog, simplify code ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add helper to describe block group flags

Factor out helper that describes block group flags from
describe_relocation. The result will not be longer than the given size.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ add comments ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix deadlock when enabling quotas due to concurrent snapshot creation

If the quota enable and snapshot creation ioctls are called concurrently
we can get into a deadlock where the task enabling quotas will deadlock
on the fs_info->qgroup_ioctl_lock mutex because it attempts to lock it
twice, or the task creating a snapshot tries to commit the transaction
while the task enabling quota waits for the former task to commit the
transaction while holding the mutex. The following time diagrams show how
both cases happen.

First scenario:

           CPU 0                                    CPU 1

 btrfs_ioctl()
  btrfs_ioctl_quota_ctl()
   btrfs_quota_enable()
    mutex_lock(fs_info->qgroup_ioctl_lock)
    btrfs_start_transaction()

                                             btrfs_ioctl()
                                              btrfs_ioctl_snap_create_v2
                                               create_snapshot()
                                                --> adds snapshot to the
                                                    list pending_snapshots
                                                    of the current
                                                    transaction

    btrfs_commit_transaction()
     create_pending_snapshots()
       create_pending_snapshot()
        qgroup_account_snapshot()
         btrfs_qgroup_inherit()
   mutex_lock(fs_info->qgroup_ioctl_lock)
    --> deadlock, mutex already locked
        by this task at
btrfs_quota_enable()

Second scenario:

           CPU 0                                    CPU 1

 btrfs_ioctl()
  btrfs_ioctl_quota_ctl()
   btrfs_quota_enable()
    mutex_lock(fs_info->qgroup_ioctl_lock)
    btrfs_start_transaction()

                                             btrfs_ioctl()
                                              btrfs_ioctl_snap_create_v2
                                               create_snapshot()
                                                --> adds snapshot to the
                                                    list pending_snapshots
                                                    of the current
                                                    transaction

                                                btrfs_commit_transaction()
                                                 --> waits for task at
                                                     CPU 0 to release
                                                     its transaction
                                                     handle

    btrfs_commit_transaction()
     --> sees another task started
         the transaction commit first
     --> releases its transaction
         handle
     --> waits for the transaction
         commit to be completed by
         the task at CPU 1

                                                 create_pending_snapshot()
                                                  qgroup_account_snapshot()
                                                   btrfs_qgroup_inherit()
                                                    mutex_lock(fs_info->qgroup_ioctl_lock)
                                                     --> deadlock, task at CPU 0
                                                         has the mutex locked but
                                                         it is waiting for us to
                                                         finish the transaction
                                                         commit

So fix this by setting the quota enabled flag in fs_info after committing
the transaction at btrfs_quota_enable(). This ends up serializing quota
enable and snapshot creation as if the snapshot creation happened just
before the quota enable request. The quota rescan task, scheduled after
committing the transaction in btrfs_quote_enable(), will do the accounting.

Fixes: 6426c7ad697d ("btrfs: qgroup: Fix qgroup accounting when creating snapshot")
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix access to available allocation bits when starting balance

The available allocation bits members from struct btrfs_fs_info are
protected by a sequence lock, and when starting balance we access them
incorrectly in two different ways:

1) In the read sequence lock loop at btrfs_balance() we use the values we
   read from fs_info->avail_*_alloc_bits and we can immediately do actions
   that have side effects and can not be undone (printing a message and
   jumping to a label). This is wrong because a retry might be needed, so
   our actions must not have side effects and must be repeatable as long
   as read_seqretry() returns a non-zero value. In other words, we were
   essentially ignoring the sequence lock;

2) Right below the read sequence lock loop, we were reading the values
   from avail_metadata_alloc_bits and avail_data_alloc_bits without any
   protection from concurrent writers, that is, reading them outside of
   the read sequence lock critical section.

So fix this by making sure we only read the available allocation bits
while in a read sequence lock critical section and that what we do in the
critical section is repeatable (has nothing that can not be undone) so
that any eventual retry that is needed is handled properly.

Fixes: de98ced9e743 ("Btrfs: use seqlock to protect fs_info->avail_{data, metadata, system}_alloc_bits")
Fixes: 14506127979a ("btrfs: fix a bogus warning when converting only data or metadata")
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: allow clear_extent_dirty() to receive a cached extent state record

We can have a lot freed extents during the life span of transaction, so
the red black tree that keeps track of the ranges of each freed extent
(fs_info->freed_extents[]) can get quite big. When finishing a
transaction commit we find each range, process it (discard the extents,
unpin them) and then remove it from the red black tree.

We can use an extent state record as a cache when searching for a range,
so that when we clean the range we can use the cached extent state we
passed to the search function instead of iterating the red black tree
again. Doing things as fast as possible when finishing a transaction (in
state TRANS_STATE_UNBLOCKED) is convenient as it reduces the time we
block another task that wants to commit the next transaction.

So change clear_extent_dirty() to allow an optional extent state record to
be passed as an argument, which will be passed down to __clear_extent_bit.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Handle final split-brain possibility during fsid change

This patch lands the last case which needs to be handled by the fsid
change code. Namely, this is the case where a multidisk filesystem has
already undergone at least one successful fsid change i.e all disks
have the METADATA_UUID incompat bit and power failure occurs as another
fsid change is in progress. When such an event occurs, disks could be
split in 2 groups. One of the groups will have both METADATA_UUID and
CHANGING_FSID_V2 flags set coupled with old fsid/metadata_uuid pairs.
The other group of disks will have only METADATA_UUID bit set and their
fsid will be different than the one in disks in the first group. Here
we look at the following cases:

  a) A disk from the first group is scanned first, so fs_devices is
  created with stale fsid/metdata_uuid. Then when a disk from the
  second group is scanned it needs to first check whether there exists
  such an fs_devices that has fsid_change set to true (because it was
  created with a disk having the CHANGING_FSID_V2 flag), the
  metadata_uuid and fsid of the fs_devices will be different (since it was
  created by a disk which already has had at least 1 successful fsid change)
  and finally the metadata_uuid of the fs_devices will equal that of the
  currently scanned disk (because metadata_uuid never really changes).
  When the correct fs_devices is found the information from the scanned
  disk will replace the current one in fs_devices since the scanned disk
  will have higher generation number.

  b) A disk from the second group is scanned so fs_devices is created
  as usual with differing fsid/metdata_uid. Then when a disk from the
  first group is scanned the code detects that it has both
  CHANGING_FSID_V2 and METADATA_UUID flags set and will search for
  fs_devices that has differing metadata_uuid/fsid and whose
  metadata_uuid is the same as that of the scanned device.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Handle one more split-brain scenario during fsid change

This commit continues hardening the scanning code to handle cases where
power loss could have caused disks in a multi-disk filesystem to be
in inconsistent state. Namely handle the situation that can occur when
some of the disks in multi-disk fs have completed their fsid change i.e
they have METADATA_UUID incompat flag set, have cleared the
CHANGING_FSID_V2 flag and their fsid/metadata_uuid are different. At
the same time the other half of the disks will have their
fsid/metadata_uuid unchanged and will only have CHANGING_FSID_V2 flag.

This is handled by introducing code in the scan path which:

 a) Handles the case when a device with CHANGING_FSID_V2 flag is
 scanned and as a result btrfs_fs_devices is created with matching
 fsid/metdata_uuid. Subsequently, when a device with completed fsid
 change is scanned it will detect this via the new code in find_fsid
 i.e that such an fs_devices exist that fsid_change flag is set to true,
 it's metadata_uuid/fsid match and the metadata_uuid of the scanned
 device matches that of the fs_devices. In this case, it's important to
 note that the devices which has its fsid change completed will have a
 higher generation number than the device with FSID_CHANGING_V2 flag
 set, so its superblock block will be used during mount. To prevent an
 assertion triggering because the sb used for mounting will have
 differing fsid/metadata_uuid than the ones in the fs_devices struct
 also add code in device_list_add which overwrites the values in
 fs_devices.

 b) Alternatively we can end up with a device that completed its
 fsid change be scanned first which will create the respective
 btrfs_fs_devices struct with differing fsid/metadata_uuid. In this
 case when a device with FSID_CHANGING_V2 flag set is scanned it will
 call the newly added find_fsid_inprogress function which will return
 the correct fs_devices.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add members to fs_devices to track fsid changes

In order to gracefully handle split-brain scenario during fsid change
(which are very unlikely, yet possible), two more pieces of information
will be necessary:

1. The highest generation number among all devices registered to a
   particular btrfs_fs_devices

2. A boolean flag whether a given btrfs_fs_devices was created by a
   device which had the FSID_CHANGING_V2 flag set.

This is a preparatory patch and just introduces the variables as well
as code which sets them, their actual use is going to happen in a later
patch.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Add handling for disk split-brain scenario during fsid change

Even though fsid change without rewrite is a very quick operation it's
still possible to experience a split-brain scenario if power loss occurs
at the most inconvenient time. This patch handles the case where power
failure occurs while the first transaction (the one setting
CHANGING_FSID_V2) flag is being persisted on disk. This can cause the
btrfs_fs_devices of this filesystem to be created by a device which:

 a) has the CHANGING_FSID_V2 flag set but its fsid value is intact

 b) or a device which doesn't have CHANGING_FSID_V2 flag set and its
    fsid value is intact

This situation is trivially handled by the current find_fsid code since
in both cases the devices are going to be treated like ordinary devices.
Since btrfs is always mounted using the superblock of the latest
device (the one with highest generation number), meaning it will have
the CHANGING_FSID_V2 flag set, ensure it's being cleared on mount. On
the first transaction commit following mount all disks will have it
cleared.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove fsid/metadata_fsid fields from btrfs_info

Currently btrfs_fs_info structure contains a copy of the
fsid/metadata_uuid fields. Same values are also contained in the
btrfs_fs_devices structure which fs_info has a reference to. Let's
reduce duplication by removing the fields from fs_info and always refer
to the ones in fs_devices. No functional changes.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Add sysfs support for metadata_uuid feature

Since the metadata_uuid is a new incompat feature it requires the
respective sysfs hooks. This patch adds the 'metdata_uuid' feature to
be shown if it supported by the kernel. Additionally it adds
/sys/fs/btrfs/UUID/metadata_uuid attribute which allows one to read
the current metadata_uuid.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Introduce support for FSID change without metadata rewrite

This field is going to be used when the user wants to change the UUID
of the filesystem without having to rewrite all metadata blocks. This
field adds another level of indirection such that when the FSID is
changed what really happens is the current UUID (the one with which the
fs was created) is copied to the 'metadata_uuid' field in the superblock
as well as a new incompat flag is set METADATA_UUID. When the kernel
detects this flag is set it knows that the superblock in fact has 2
UUIDs:

1. Is the UUID which is user-visible, currently known as FSID.
2. Metadata UUID - this is the UUID which is stamped into all on-disk
   datastructures belonging to this file system.

When the new incompat flag is present device scanning checks whether
both fsid/metadata_uuid of the scanned device match any of the
registered filesystems. When the flag is not set then both UUIDs are
equal and only the FSID is retained on disk, metadata_uuid is set only
in-memory during mount.

Additionally a new metadata_uuid field is also added to the fs_info
struct. It's initialised either with the FSID in case METADATA_UUID
incompat flag is not set or with the metdata_uuid of the superblock
otherwise.

This commit introduces the new fields as well as the new incompat flag
and switches all users of the fsid to the new logic.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ minor updates in comments ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use EXPORT_FOR_TESTS for conditionally exported functions

Several functions in BTRFS are only used inside the source file they are
declared if CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS is not defined. However if
CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS is defined these functions are shared
with the unit tests code.

Before the introduction of the EXPORT_FOR_TESTS macro, these functions
could not be declared as static and the compiler had a harder task when
optimizing and inlining them.

As we have EXPORT_FOR_TESTS now, use it where appropriate to support the
compiler.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: introduce EXPORT_FOR_TESTS macro

Depending on whether CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS is set, some BTRFS
functions are either local to the file they are implemented in and thus
should be declared static or are called from within the test
implementation defined in a different file.

Introduce an EXPORT_FOR_TESTS macro which depending on
CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS either adds the 'static' keyword to a
function or not.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused drop_on_err in btrfs_mkdir

Up to commit 32955c5422a8 ("btrfs: switch to discard_new_inode()") the
drop_on_err variable in btrfs_mkdir() was used to check whether the
inode had to be dropped via iput().

After commit 32955c5422a8 ("btrfs: switch to discard_new_inode()")
discard_new_inode() is called when err is set and inode is non NULL.
Therefore drop_on_err is not used anymore and thus causes a warning when
building with -Wunused-but-set-variable.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Replace BUG_ON with ASSERT in find_lock_delalloc_range

lock_delalloc_pages should only return 2 values - 0 in case of success
and -EAGAIN if the range of pages to be locked should be shrunk due to
some of gone. Manual inspections confirms that this is indeed the case
since __process_pages_contig is where lock_delalloc_pages gets its
return value. The latter always returns 0  or -EAGAIN so the invariant
holds. No functional changes.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Sink find_lock_delalloc_range's 'max_bytes' argument

All callers of this function pass BTRFS_MAX_EXTENT_SIZE (128M) so let's
reduce the argument count and make that a local variable. No functional
changes.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove superfluous check form btrfs_remove_chunk

It's unnecessary to check map->stripes[i].dev for NULL given its value
is already set and dereferenced above the the check. No functional
changes.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't report user-requested cancel as an error

As of now only user requested replace cancel can cancel the
replace-scrub so no need to log the error.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: silence warning if replace is canceled

When we successfully cancel the device replace, its scrub worker returns
-ECANCELED, which is then passed to btrfs_dev_replace_finishing.

It cleans up based on the returned status and propagates the same
-ECANCELED back the parent function. As of now only user can cancel the
replace-scrub, so its ok to silence the warning here.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: add explicit check for replace result "no error"

We recast the replace return status
BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_RESULT_SCRUB_INPROGRESS to 0, to indicate no
error.
And since BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_RESULT_NO_ERROR should also return 0,
which is also declared as 0, so we just return. Instead add it to the if
statement so that there is enough clarity while reading the code.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: replace's scrub must not be running in suspended state

When the replace state is in the suspended state, btrfs_scrub_cancel()
should fail with -ENOTCONN as there is no scrub running. As a safety
catch check if btrfs_scrub_cancel() returns -ENOTCONN and assert if it
doesn't.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: set result code of cancel by status of scrub

The device-replace needs to check the result code of the scrub workers
in btrfs_dev_replace_cancel and distinguish if successful cancel
operation and when the there was no operation running.

If btrfs_scrub_cancel() fails, return
BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_RESULT_NOT_STARTED so that user can try
to cancel the replace again.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update changelog ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix use-after-free due to race between replace start and cancel

The device replace cancel thread can race with the replace start thread
and if fs_info::scrubs_running is not yet set, btrfs_scrub_cancel() will
fail to stop the scrub thread.

The scrub thread continues with the scrub for replace which then will
try to write to the target device and which is already freed by the
cancel thread.

scrub_setup_ctx() warns as tgtdev is NULL.

  struct scrub_ctx *scrub_setup_ctx(struct btrfs_device *dev, int is_dev_replace)
  {
  ...
  if (is_dev_replace) {
  WARN_ON(!fs_info->dev_replace.tgtdev);  <===
  sctx->pages_per_wr_bio = SCRUB_PAGES_PER_WR_BIO;
  sctx->wr_tgtdev = fs_info->dev_replace.tgtdev;
  sctx->flush_all_writes = false;
  }

  [ 6724.497655] BTRFS info (device sdb): dev_replace from /dev/sdb (devid 1) to /dev/sdc started
  [ 6753.945017] BTRFS info (device sdb): dev_replace from /dev/sdb (devid 1) to /dev/sdc canceled
  [ 6852.426700] WARNING: CPU: 0 PID: 4494 at fs/btrfs/scrub.c:622 scrub_setup_ctx.isra.19+0x220/0x230 [btrfs]
  ...
  [ 6852.428928] RIP: 0010:scrub_setup_ctx.isra.19+0x220/0x230 [btrfs]
  ...
  [ 6852.432970] Call Trace:
  [ 6852.433202]  btrfs_scrub_dev+0x19b/0x5c0 [btrfs]
  [ 6852.433471]  btrfs_dev_replace_start+0x48c/0x6a0 [btrfs]
  [ 6852.433800]  btrfs_dev_replace_by_ioctl+0x3a/0x60 [btrfs]
  [ 6852.434097]  btrfs_ioctl+0x2476/0x2d20 [btrfs]
  [ 6852.434365]  ? do_sigaction+0x7d/0x1e0
  [ 6852.434623]  do_vfs_ioctl+0xa9/0x6c0
  [ 6852.434865]  ? syscall_trace_enter+0x1c8/0x310
  [ 6852.435124]  ? syscall_trace_enter+0x1c8/0x310
  [ 6852.435387]  ksys_ioctl+0x60/0x90
  [ 6852.435663]  __x64_sys_ioctl+0x16/0x20
  [ 6852.435907]  do_syscall_64+0x50/0x180
  [ 6852.436150]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x49/0xbe

Further, as the replace thread enters scrub_write_page_to_dev_replace()
without the target device it panics:

  static int scrub_add_page_to_wr_bio(struct scrub_ctx *sctx,
      struct scrub_page *spage)
  {
  ...
bio_set_dev(bio, sbio->dev->bdev); <======

  [ 6929.715145] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 00000000000000a0
  ..
  [ 6929.717106] Workqueue: btrfs-scrub btrfs_scrub_helper [btrfs]
  [ 6929.717420] RIP: 0010:scrub_write_page_to_dev_replace+0xb4/0x260
  [btrfs]
  ..
  [ 6929.721430] Call Trace:
  [ 6929.721663]  scrub_write_block_to_dev_replace+0x3f/0x60 [btrfs]
  [ 6929.721975]  scrub_bio_end_io_worker+0x1af/0x490 [btrfs]
  [ 6929.722277]  normal_work_helper+0xf0/0x4c0 [btrfs]
  [ 6929.722552]  process_one_work+0x1f4/0x520
  [ 6929.722805]  ? process_one_work+0x16e/0x520
  [ 6929.723063]  worker_thread+0x46/0x3d0
  [ 6929.723313]  kthread+0xf8/0x130
  [ 6929.723544]  ? process_one_work+0x520/0x520
  [ 6929.723800]  ? kthread_delayed_work_timer_fn+0x80/0x80
  [ 6929.724081]  ret_from_fork+0x3a/0x50

Fix this by letting the btrfs_dev_replace_finishing() to do the job of
cleaning after the cancel, including freeing of the target device.
btrfs_dev_replace_finishing() is called when btrfs_scub_dev() returns
along with the scrub return status.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: go back to suspend state if another EXCL_OP is running

In a secnario where balance and replace co-exists as below,

  - start balance
  - pause balance
  - start replace
  - reboot

and when system restarts, balance resumes first. Then the replace is
attempted to restart but will fail as the EXCL_OP lock is already held
by the balance. If so place the replace state back to
BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_STATE_SUSPENDED state.

Fixes: 010a47bde9420 ("btrfs: add proper safety check before resuming dev-replace")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.18+
Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev-replace: go back to suspended state if target device is missing

At the time of forced unmount we place the running replace to
BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_STATE_SUSPENDED state, so when the system comes
back and expect the target device is missing.

Then let the replace state continue to be in
BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_STATE_SUSPENDED state instead of
BTRFS_IOCTL_DEV_REPLACE_STATE_STARTED as there isn't any matching scrub
running as part of replace.

Fixes: e93c89c1aaaa ("Btrfs: add new sources for device replace code")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: mark btrfs_dev_replace_start as static

There isn't any other consumer other than in its own file dev-replace.c.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: harden agaist duplicate fsid on scanned devices

It's not that impossible to imagine that a device OR a btrfs image is
copied just by using the dd or the cp command. Which in case both the
copies of the btrfs will have the same fsid. If on the system with
automount enabled, the copied FS gets scanned.

We have a known bug in btrfs, that we let the device path be changed
after the device has been mounted. So using this loop hole the new
copied device would appears as if its mounted immediately after it's
been copied.

For example:

Initially.. /dev/mmcblk0p4 is mounted as /

  $ lsblk
  NAME        MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
  mmcblk0     179:0    0 29.2G  0 disk
  |-mmcblk0p4 179:4    0    4G  0 part /
  |-mmcblk0p2 179:2    0  500M  0 part /boot
  |-mmcblk0p3 179:3    0  256M  0 part [SWAP]
  `-mmcblk0p1 179:1    0  256M  0 part /boot/efi

  $ btrfs fi show
     Label: none  uuid: 07892354-ddaa-4443-90ea-f76a06accaba
     Total devices 1 FS bytes used 1.40GiB
     devid    1 size 4.00GiB used 3.00GiB path /dev/mmcblk0p4

Copy mmcblk0 to sda

  $ dd if=/dev/mmcblk0 of=/dev/sda

And immediately after the copy completes the change in the device
superblock is notified which the automount scans using btrfs device scan
and the new device sda becomes the mounted root device.

  $ lsblk
  NAME        MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
  sda           8:0    1 14.9G  0 disk
  |-sda4        8:4    1    4G  0 part /
  |-sda2        8:2    1  500M  0 part
  |-sda3        8:3    1  256M  0 part
  `-sda1        8:1    1  256M  0 part
  mmcblk0     179:0    0 29.2G  0 disk
  |-mmcblk0p4 179:4    0    4G  0 part
  |-mmcblk0p2 179:2    0  500M  0 part /boot
  |-mmcblk0p3 179:3    0  256M  0 part [SWAP]
  `-mmcblk0p1 179:1    0  256M  0 part /boot/efi

  $ btrfs fi show /
    Label: none  uuid: 07892354-ddaa-4443-90ea-f76a06accaba
    Total devices 1 FS bytes used 1.40GiB
    devid    1 size 4.00GiB used 3.00GiB path /dev/sda4

The bug is quite nasty that you can't either unmount /dev/sda4 or
/dev/mmcblk0p4. And the problem does not get solved until you take sda
out of the system on to another system to change its fsid using the
'btrfstune -u' command.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: introduce nparity raid_attr

Instead of hardcoding exceptions for RAID5 and RAID6 in the code, use an
nparity field in raid_attr.

Signed-off-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix ncopies raid_attr for RAID56

RAID5 and RAID6 profile store one copy of the data, not 2 or 3. These
values are not yet used anywhere so there's no change.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: alloc_chunk: fix more DUP stripe size handling

Commit 92e222df7b "btrfs: alloc_chunk: fix DUP stripe size handling"
fixed calculating the stripe_size for a new DUP chunk.

However, the same calculation reappears a bit later, and that one was
not changed yet. The resulting bug that is exposed is that the newly
allocated device extents ('stripes') can have a few MiB overlap with the
next thing stored after them, which is another device extent or the end
of the disk.

The scenario in which this can happen is:
* The block device for the filesystem is less than 10GiB in size.
* The amount of contiguous free unallocated disk space chosen to use for
  chunk allocation is 20% of the total device size, or a few MiB more or
  less.

An example:
- The filesystem device is 7880MiB (max_chunk_size gets set to 788MiB)
- There's 1578MiB unallocated raw disk space left in one contiguous
  piece.

In this case stripe_size is first calculated as 789MiB, (half of
1578MiB).

Since 789MiB (stripe_size * data_stripes) > 788MiB (max_chunk_size), we
enter the if block. Now stripe_size value is immediately overwritten
while calculating an adjusted value based on max_chunk_size, which ends
up as 788MiB.

Next, the value is rounded up to a 16MiB boundary, 800MiB, which is
actually more than the value we had before. However, the last comparison
fails to detect this, because it's comparing the value with the total
amount of free space, which is about twice the size of stripe_size.

In the example above, this means that the resulting raw disk space being
allocated is 1600MiB, while only a gap of 1578MiB has been found. The
second device extent object for this DUP chunk will overlap for 22MiB
with whatever comes next.

The underlying problem here is that the stripe_size is reused all the
time for different things. So, when entering the code in the if block,
stripe_size is immediately overwritten with something else. If later we
decide we want to have the previous value back, then the logic to
compute it was copy pasted in again.

With this change, the value in stripe_size is not unnecessarily
destroyed, so the duplicated calculation is not needed any more.

Signed-off-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: alloc_chunk: improve chunk size variable name

The variable num_bytes is really a way too generic name for a variable
in this function. There are a dozen other variables that hold a number
of bytes as value.

Give it a name that actually describes what it does, which is holding
the size of the chunk that we're allocating.

Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: alloc_chunk: do not refurbish num_bytes

The variable num_bytes is used to store the chunk length of the chunk
that we're allocating. Do not reuse it for something really different in
the same function.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use tagged writepage to mitigate livelock of snapshot

Snapshot is expected to be fast. But if there are writers steadily
creating dirty pages in our subvolume, the snapshot may take a very long
time to complete. To fix the problem, we use tagged writepage for
snapshot flusher as we do in the generic write_cache_pages(), so we can
omit pages dirtied after the snapshot command.

This does not change the semantics regarding which data get to the
snapshot, if there are pages being dirtied during the snapshotting
operation.  There's a sync called before snapshot is taken in old/new
case, any IO in flight just after that may be in the snapshot but this
depends on other system effects that might still sync the IO.

We do a simple snapshot speed test on a Intel D-1531 box:

fio --ioengine=libaio --iodepth=32 --bs=4k --rw=write --size=64G
--direct=0 --thread=1 --numjobs=1 --time_based --runtime=120
--filename=/mnt/sub/testfile --name=job1 --group_reporting & sleep 5;
time btrfs sub snap -r /mnt/sub /mnt/snap; killall fio

original: 1m58sec
patched:  6.54sec

This is the best case for this patch since for a sequential write case,
we omit nearly all pages dirtied after the snapshot command.

For a multi writers, random write test:

fio --ioengine=libaio --iodepth=32 --bs=4k --rw=randwrite --size=64G
--direct=0 --thread=1 --numjobs=4 --time_based --runtime=120
--filename=/mnt/sub/testfile --name=job1 --group_reporting & sleep 5;
time btrfs sub snap -r /mnt/sub /mnt/snap; killall fio

original: 15.83sec
patched:  10.35sec

The improvement is smaller compared to the sequential write case,
since we omit only half of the pages dirtied after snapshot command.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Ethan Lien <ethanlien@synology.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove unused extent_state argument from btrfs_writepage_endio_finish_ordered

This parameter was never used, yet was part of the interface of the
function ever since its introduction as extent_io_ops::writepage_end_io_hook
in e6dcd2dc9c48 ("Btrfs: New data=ordered implementation"). Now that
NULL is passed everywhere as a value for this parameter let's remove it
for good. No functional changes.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove extent_page_data argument from writepage_delalloc

The only remaining use of the 'epd' argument in writepage_delalloc is
to reference the extent_io_tree which was set in extent_writepages. Since
it is guaranteed that page->mapping of any page passed to
writepage_delalloc (and __extent_writepage as the sole caller) to be
equal to that passed in extent_writepages we can directly get the
io_tree via the already passed inode (which is also taken from
page->mapping->host). No functional changes.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Move epd::extent_locked check to writepage_delalloc's caller

If epd::extent_locked is set then writepage_delalloc terminates. Make
this a bit more apparent in the caller by simply bubbling the check up.
This enables to remove epd as an argument to writepage_delalloc in a
future patch. No functional change.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Check for missing device before bio submission in btrfs_map_bio

Before btrfs_map_bio submits all stripe bios it does a number of checks
to ensure the device for every stripe is present. However, it doesn't do
a DEV_STATE_MISSING check, instead this is relegated to the lower level
btrfs_schedule_bio (in the async submission case, sync submission
doesn't check DEV_STATE_MISSING at all). Additionally
btrfs_schedule_bios does the duplicate device->bdev check which has
already been performed in btrfs_map_bio.

This patch moves the DEV_STATE_MISSING check in btrfs_map_bio and
removes the duplicate device->bdev check. Doing so ensures that no bio
cloning/submission happens for both async/sync requests in the face of
missing device. This makes the async io submission path slightly shorter
in terms of instruction count. No functional changes.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove redundant replace_state init

dev_replace::replace_state has been set to
BTRFS_DEV_REPLACE_ITEM_STATE_NEVER_STARTED (0) in the same function,
So delete the line which sets replace_state = 0;

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: remove no longer used io_err from btrfs_log_ctx

The io_err field of struct btrfs_log_ctx is no longer used after the
recent simplification of the fast fsync path, where we now wait for
ordered extents to complete before logging the inode. We did this in
commit b5e6c3e170b7 ("btrfs: always wait on ordered extents at fsync
time") and commit a2120a473a80 ("btrfs: clean up the left over
logged_list usage") removed its last use.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: simpler and more efficient cleanup of a log tree's extent io tree

We currently are in a loop finding each range (corresponding to a btree
node/leaf) in a log root's extent io tree and then clean it up. This is a
waste of time since we are traversing the extent io tree's rb_tree more
times then needed (one for a range lookup and another for cleaning it up)
without any good reason.

We free the log trees when we are in the critical section of a transaction
commit (the transaction state is set to TRANS_STATE_COMMIT_DOING), so it's
of great convenience to do everything as fast as possible in order to
reduce the time we block other tasks from starting a new transaction.

So fix this by traversing the extent io tree once and cleaning up all its
records in one go while traversing it.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Adjust loop in free_extent_buffer

The loop construct in free_extent_buffer was added in
242e18c7c1a8 ("Btrfs: reduce lock contention on extent buffer locks")
as means of reducing the times the eb lock is taken, the non-last ref
count is decremented and lock is released. As the special handling
of UNMAPPED extent buffers was removed now there is only one decrement
op which is happening for EXTENT_BUFFER_UNMAPPED case.

This commit modifies the loop condition so that in case of UNMAPPED
buffers the eb's lock is taken only if we are 100% sure the eb is going
to be freed by the current executor of the code. Additionally, remove
superfluous ref count ops in btrfs test.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove special handling of EXTENT_BUFFER_UNMAPPED while freeing

Now that the whole of btrfs code has been audited for eb reference count
management it's time to remove the hunk in free_extent_buffer that
essentially considered the condition

  "eb->ref == 2 && EXTENT_BUFFER_DUMMY"

to equal "eb->ref = 1". Also remove the last location
which takes an extra reference count in alloc_test_extent_buffer.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove unnecessary tree locking code in qgroup_rescan_leaf

In qgroup_rescan_leaf a copy is made of the target leaf by calling
btrfs_clone_extent_buffer. The latter allocates a new buffer and
attaches a new set of pages and copies the content of the source buffer.
The new scratch buffer is only used to iterate it's items, it's not
published anywhere and cannot be accessed by a third party.

Hence, it's not necessary to perform any locking on it whatsoever.
Furthermore, remove the extra extent_buffer_get call since the new
buffer is always allocated with a reference count of 1 which is
sufficient here.  No functional changes.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove extra reference count bumps in btrfs_compare_trees

When the 2 comparison trees roots are initialised they are private to
the function and already have reference counts of 1 each. There is no
need to further increment the reference count since the cloned buffers
are already accessed via struct btrfs_path. Eventually the 2 paths used
for comparison are going to be released, effectively disposing of the
cloned buffers.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove extraneous extent_buffer_get from tree_mod_log_rewind

When a rewound buffer is created it already has a ref count of 1 and the
dummy flag set. Then another ref is taken bumping the count to 2.
Finally when this buffer is released from btrfs_release_path the extra
reference is decremented by the special handling code in
free_extent_buffer.

However, this special code is in fact redundant sinca ref count of 1 is
still correct since the buffer is only accessed via btrfs_path struct.
This paves the way forward of removing the special handling in
free_extent_buffer.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove redundant extent_buffer_get in get_old_root

get_old_root used used only by btrfs_search_old_slot to initialise the
path structure. The old root is always a cloned buffer (either via alloc
dummy or via btrfs_clone_extent_buffer) and its reference count is 2: 1
from allocation, 1 from extent_buffer_get call in get_old_root.

This latter explicit ref count acquire operation is in fact unnecessary
since the semantic is such that the newly allocated buffer is handed
over to the btrfs_path for lifetime management. Considering this just
remove the extra extent_buffer_get in get_old_root.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove needless tree locking in iterate_inode_extrefs

In iterate_inode_exrefs the eb is cloned via btrfs_clone_extent_buffer
which creates a private extent buffer with the dummy flag set and ref
count of 1. Then this buffer is locked for reading and its ref count is
incremented by 1. Finally it's fed to the passed iterate_irefs_t
function. The actual iterate call back is inode_to_path (coming from
paths_from_inode) which feeds the eb to btrfs_ref_to_path. In this final
function the passed eb is only read by first assigning it to the local
eb variable. This variable is only modified in the case another eb was
referenced from the passed path that is eb != eb_in check triggers.

Considering this there is no point in locking the cloned eb in
iterate_inode_refs since it's never being modified and is not published
anywhere. Furthermore the cloned eb is completely fine having its ref
count be 1.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove needless tree locking in iterate_inode_refs

In iterate_inode_refs the eb is cloned via btrfs_clone_extent_buffer
which creates a private extent buffer with the dummy flag set and ref
count of 1. Then this buffer is locked for reading and its ref count is
incremented by 1. Finally it's fed to the passed iterate_irefs_t
function. The actual iterate call back is inode_to_path (coming from
paths_from_inode) which feeds the eb to btrfs_ref_to_path. In this final
function the passed eb is only read by first assigning it to the local
eb variable. This variable is only modified in the case another eb was
referenced from the passed path that is eb != eb_in check triggers.

Considering this there is no point in locking the cloned eb in
iterate_inode_refs since it's never being modified and is not published
anywhere. Furthermore the cloned eb is completely fine having its ref
count be 1.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: tests: Use BTRFS_MAX_EXTENT_SIZE to replace the intermediate number

In extent-io self test, we need 2 ordered extents at its maximum size to
do the test.

Instead of using the intermediate numbers, use BTRFS_MAX_EXTENT_SIZE for
@max_bytes, and twice @max_bytes for @total_dirty.  This should explain
why we need all these magic numbers and prevent people to modify them by
accident.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>