5ba57ea03f42881504f1d99af9bb0e2e1156ac80
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/sizes.h>
4 #include <linux/list_sort.h>
5 #include "misc.h"
6 #include "ctree.h"
7 #include "block-group.h"
8 #include "space-info.h"
9 #include "disk-io.h"
10 #include "free-space-cache.h"
11 #include "free-space-tree.h"
12 #include "volumes.h"
13 #include "transaction.h"
14 #include "ref-verify.h"
15 #include "sysfs.h"
16 #include "tree-log.h"
17 #include "delalloc-space.h"
18 #include "discard.h"
19 #include "raid56.h"
20 #include "zoned.h"
21 #include "fs.h"
22 #include "accessors.h"
23 #include "extent-tree.h"
24
25 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
26 int btrfs_should_fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
27 {
28         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
29
30         return (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_METADATA) &&
31                 block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
32                (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_DATA) &&
33                 block_group->flags &  BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
34 }
35 #endif
36
37 /*
38  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
39  * is not in progress
40  *
41  * Should be called with balance_lock held
42  */
43 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
44 {
45         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
46         u64 target = 0;
47
48         if (!bctl)
49                 return 0;
50
51         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
52             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
53                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
54         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
55                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
56                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
57         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
58                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
59                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
60         }
61
62         return target;
63 }
64
65 /*
66  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
67  *
68  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
69  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
70  * available), otherwise falls back to plain reducing.
71  */
72 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
73 {
74         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
75         u64 target;
76         u64 raid_type;
77         u64 allowed = 0;
78
79         /*
80          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
81          * reduce to the target profile
82          */
83         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
84         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
85         if (target) {
86                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
87                 return extended_to_chunk(target);
88         }
89         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
90
91         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
92         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
93                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
94                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
95         }
96         allowed &= flags;
97
98         /* Select the highest-redundancy RAID level. */
99         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)
100                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4;
101         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
102                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
103         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3)
104                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3;
105         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
106                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
107         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
108                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
109         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
110                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
111         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)
112                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP;
113         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
114                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
115
116         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
117
118         return extended_to_chunk(flags | allowed);
119 }
120
121 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
122 {
123         unsigned seq;
124         u64 flags;
125
126         do {
127                 flags = orig_flags;
128                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
129
130                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
131                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
132                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
133                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
134                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
135                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
136         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
137
138         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
139 }
140
141 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
142 {
143         refcount_inc(&cache->refs);
144 }
145
146 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
147 {
148         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
149                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
150                 /*
151                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
152                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
153                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
154                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
155                  * case.
156                  */
157                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
158                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
159                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
160
161                 /*
162                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
163                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
164                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
165                  */
166                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
167                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
168                                                   cache);
169
170                 kfree(cache->free_space_ctl);
171                 kfree(cache->physical_map);
172                 kfree(cache);
173         }
174 }
175
176 /*
177  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
178  */
179 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
180                                        struct btrfs_block_group *block_group)
181 {
182         struct rb_node **p;
183         struct rb_node *parent = NULL;
184         struct btrfs_block_group *cache;
185         bool leftmost = true;
186
187         ASSERT(block_group->length != 0);
188
189         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
190         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
191
192         while (*p) {
193                 parent = *p;
194                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
195                 if (block_group->start < cache->start) {
196                         p = &(*p)->rb_left;
197                 } else if (block_group->start > cache->start) {
198                         p = &(*p)->rb_right;
199                         leftmost = false;
200                 } else {
201                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
202                         return -EEXIST;
203                 }
204         }
205
206         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
207         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
208                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
209
210         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
211
212         return 0;
213 }
214
215 /*
216  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
217  * it will return the block group that contains the bytenr
218  */
219 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
220                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
221 {
222         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
223         struct rb_node *n;
224         u64 end, start;
225
226         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
227         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
228
229         while (n) {
230                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
231                 end = cache->start + cache->length - 1;
232                 start = cache->start;
233
234                 if (bytenr < start) {
235                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
236                                 ret = cache;
237                         n = n->rb_left;
238                 } else if (bytenr > start) {
239                         if (contains && bytenr <= end) {
240                                 ret = cache;
241                                 break;
242                         }
243                         n = n->rb_right;
244                 } else {
245                         ret = cache;
246                         break;
247                 }
248         }
249         if (ret)
250                 btrfs_get_block_group(ret);
251         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
252
253         return ret;
254 }
255
256 /*
257  * Return the block group that starts at or after bytenr
258  */
259 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
260                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
261 {
262         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
263 }
264
265 /*
266  * Return the block group that contains the given bytenr
267  */
268 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
269                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
270 {
271         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
272 }
273
274 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
275                 struct btrfs_block_group *cache)
276 {
277         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
278         struct rb_node *node;
279
280         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
281
282         /* If our block group was removed, we need a full search. */
283         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
284                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
285
286                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
287                 btrfs_put_block_group(cache);
288                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
289         }
290         node = rb_next(&cache->cache_node);
291         btrfs_put_block_group(cache);
292         if (node) {
293                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
294                 btrfs_get_block_group(cache);
295         } else
296                 cache = NULL;
297         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
298         return cache;
299 }
300
301 /*
302  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
303  *
304  * @fs_info:       The filesystem information object.
305  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
306  *
307  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
308  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
309  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
310  *
311  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
312  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
313  *
314  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
315  */
316 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
317                                                   u64 bytenr)
318 {
319         struct btrfs_block_group *bg;
320         bool can_nocow = true;
321
322         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
323         if (!bg)
324                 return NULL;
325
326         spin_lock(&bg->lock);
327         if (bg->ro)
328                 can_nocow = false;
329         else
330                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
331         spin_unlock(&bg->lock);
332
333         if (!can_nocow) {
334                 btrfs_put_block_group(bg);
335                 return NULL;
336         }
337
338         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
339         return bg;
340 }
341
342 /*
343  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
344  *
345  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
346  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
347  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
348  * relocation.
349  *
350  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
351  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
352  */
353 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
354 {
355         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
356                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
357
358         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
359         btrfs_put_block_group(bg);
360 }
361
362 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
363 {
364         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
365 }
366
367 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
368                                         const u64 start)
369 {
370         struct btrfs_block_group *bg;
371
372         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
373         ASSERT(bg);
374         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
375                 wake_up_var(&bg->reservations);
376         btrfs_put_block_group(bg);
377 }
378
379 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
380 {
381         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
382
383         ASSERT(bg->ro);
384
385         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
386                 return;
387
388         /*
389          * Our block group is read only but before we set it to read only,
390          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
391          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
392          * root's list of ordered extents).
393          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
394          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
395          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
396          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
397          */
398         down_write(&space_info->groups_sem);
399         up_write(&space_info->groups_sem);
400
401         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
402 }
403
404 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
405                 struct btrfs_block_group *cache)
406 {
407         struct btrfs_caching_control *ctl;
408
409         spin_lock(&cache->lock);
410         if (!cache->caching_ctl) {
411                 spin_unlock(&cache->lock);
412                 return NULL;
413         }
414
415         ctl = cache->caching_ctl;
416         refcount_inc(&ctl->count);
417         spin_unlock(&cache->lock);
418         return ctl;
419 }
420
421 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
422 {
423         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
424                 kfree(ctl);
425 }
426
427 /*
428  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
429  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
430  * progress happen before we try again.
431  *
432  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
433  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
434  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
435  * a free extent of a given size, but this is a good start.
436  *
437  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
438  * any of the information in this block group.
439  */
440 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
441                                            u64 num_bytes)
442 {
443         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
444         int progress;
445
446         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
447         if (!caching_ctl)
448                 return;
449
450         /*
451          * We've already failed to allocate from this block group, so even if
452          * there's enough space in the block group it isn't contiguous enough to
453          * allow for an allocation, so wait for at least the next wakeup tick,
454          * or for the thing to be done.
455          */
456         progress = atomic_read(&caching_ctl->progress);
457
458         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
459                    (progress != atomic_read(&caching_ctl->progress) &&
460                     (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes)));
461
462         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
463 }
464
465 static int btrfs_caching_ctl_wait_done(struct btrfs_block_group *cache,
466                                        struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
467 {
468         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
469         return cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR ? -EIO : 0;
470 }
471
472 static int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
473 {
474         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
475         int ret;
476
477         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
478         if (!caching_ctl)
479                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
480         ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
481         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
482         return ret;
483 }
484
485 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
486 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
487 {
488         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
489         u64 start = block_group->start;
490         u64 len = block_group->length;
491         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
492                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
493         u64 step = chunk << 1;
494
495         while (len > chunk) {
496                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
497                 start += step;
498                 if (len < step)
499                         len = 0;
500                 else
501                         len -= step;
502         }
503 }
504 #endif
505
506 /*
507  * Add a free space range to the in memory free space cache of a block group.
508  * This checks if the range contains super block locations and any such
509  * locations are not added to the free space cache.
510  *
511  * @block_group:      The target block group.
512  * @start:            Start offset of the range.
513  * @end:              End offset of the range (exclusive).
514  * @total_added_ret:  Optional pointer to return the total amount of space
515  *                    added to the block group's free space cache.
516  *
517  * Returns 0 on success or < 0 on error.
518  */
519 int btrfs_add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start,
520                              u64 end, u64 *total_added_ret)
521 {
522         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
523         u64 extent_start, extent_end, size;
524         int ret;
525
526         if (total_added_ret)
527                 *total_added_ret = 0;
528
529         while (start < end) {
530                 if (!find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
531                                            &extent_start, &extent_end,
532                                            EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
533                                            NULL))
534                         break;
535
536                 if (extent_start <= start) {
537                         start = extent_end + 1;
538                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
539                         size = extent_start - start;
540                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
541                                                                  start, size);
542                         if (ret)
543                                 return ret;
544                         if (total_added_ret)
545                                 *total_added_ret += size;
546                         start = extent_end + 1;
547                 } else {
548                         break;
549                 }
550         }
551
552         if (start < end) {
553                 size = end - start;
554                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
555                                                          size);
556                 if (ret)
557                         return ret;
558                 if (total_added_ret)
559                         *total_added_ret += size;
560         }
561
562         return 0;
563 }
564
565 /*
566  * Get an arbitrary extent item index / max_index through the block group
567  *
568  * @block_group   the block group to sample from
569  * @index:        the integral step through the block group to grab from
570  * @max_index:    the granularity of the sampling
571  * @key:          return value parameter for the item we find
572  *
573  * Pre-conditions on indices:
574  * 0 <= index <= max_index
575  * 0 < max_index
576  *
577  * Returns: 0 on success, 1 if the search didn't yield a useful item, negative
578  * error code on error.
579  */
580 static int sample_block_group_extent_item(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
581                                           struct btrfs_block_group *block_group,
582                                           int index, int max_index,
583                                           struct btrfs_key *found_key)
584 {
585         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
586         struct btrfs_root *extent_root;
587         u64 search_offset;
588         u64 search_end = block_group->start + block_group->length;
589         struct btrfs_path *path;
590         struct btrfs_key search_key;
591         int ret = 0;
592
593         ASSERT(index >= 0);
594         ASSERT(index <= max_index);
595         ASSERT(max_index > 0);
596         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
597         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
598
599         path = btrfs_alloc_path();
600         if (!path)
601                 return -ENOMEM;
602
603         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, max_t(u64, block_group->start,
604                                                        BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET));
605
606         path->skip_locking = 1;
607         path->search_commit_root = 1;
608         path->reada = READA_FORWARD;
609
610         search_offset = index * div_u64(block_group->length, max_index);
611         search_key.objectid = block_group->start + search_offset;
612         search_key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
613         search_key.offset = 0;
614
615         btrfs_for_each_slot(extent_root, &search_key, found_key, path, ret) {
616                 /* Success; sampled an extent item in the block group */
617                 if (found_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
618                     found_key->objectid >= block_group->start &&
619                     found_key->objectid + found_key->offset <= search_end)
620                         break;
621
622                 /* We can't possibly find a valid extent item anymore */
623                 if (found_key->objectid >= search_end) {
624                         ret = 1;
625                         break;
626                 }
627         }
628
629         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
630         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
631         btrfs_free_path(path);
632         return ret;
633 }
634
635 /*
636  * Best effort attempt to compute a block group's size class while caching it.
637  *
638  * @block_group: the block group we are caching
639  *
640  * We cannot infer the size class while adding free space extents, because that
641  * logic doesn't care about contiguous file extents (it doesn't differentiate
642  * between a 100M extent and 100 contiguous 1M extents). So we need to read the
643  * file extent items. Reading all of them is quite wasteful, because usually
644  * only a handful are enough to give a good answer. Therefore, we just grab 5 of
645  * them at even steps through the block group and pick the smallest size class
646  * we see. Since size class is best effort, and not guaranteed in general,
647  * inaccuracy is acceptable.
648  *
649  * To be more explicit about why this algorithm makes sense:
650  *
651  * If we are caching in a block group from disk, then there are three major cases
652  * to consider:
653  * 1. the block group is well behaved and all extents in it are the same size
654  *    class.
655  * 2. the block group is mostly one size class with rare exceptions for last
656  *    ditch allocations
657  * 3. the block group was populated before size classes and can have a totally
658  *    arbitrary mix of size classes.
659  *
660  * In case 1, looking at any extent in the block group will yield the correct
661  * result. For the mixed cases, taking the minimum size class seems like a good
662  * approximation, since gaps from frees will be usable to the size class. For
663  * 2., a small handful of file extents is likely to yield the right answer. For
664  * 3, we can either read every file extent, or admit that this is best effort
665  * anyway and try to stay fast.
666  *
667  * Returns: 0 on success, negative error code on error.
668  */
669 static int load_block_group_size_class(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
670                                        struct btrfs_block_group *block_group)
671 {
672         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
673         struct btrfs_key key;
674         int i;
675         u64 min_size = block_group->length;
676         enum btrfs_block_group_size_class size_class = BTRFS_BG_SZ_NONE;
677         int ret;
678
679         if (!btrfs_block_group_should_use_size_class(block_group))
680                 return 0;
681
682         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
683         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
684         for (i = 0; i < 5; ++i) {
685                 ret = sample_block_group_extent_item(caching_ctl, block_group, i, 5, &key);
686                 if (ret < 0)
687                         goto out;
688                 if (ret > 0)
689                         continue;
690                 min_size = min_t(u64, min_size, key.offset);
691                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(min_size);
692         }
693         if (size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
694                 spin_lock(&block_group->lock);
695                 block_group->size_class = size_class;
696                 spin_unlock(&block_group->lock);
697         }
698 out:
699         return ret;
700 }
701
702 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
703 {
704         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
705         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
706         struct btrfs_root *extent_root;
707         struct btrfs_path *path;
708         struct extent_buffer *leaf;
709         struct btrfs_key key;
710         u64 total_found = 0;
711         u64 last = 0;
712         u32 nritems;
713         int ret;
714         bool wakeup = true;
715
716         path = btrfs_alloc_path();
717         if (!path)
718                 return -ENOMEM;
719
720         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
721         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
722
723 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
724         /*
725          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
726          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
727          * the free space.
728          */
729         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
730                 wakeup = false;
731 #endif
732         /*
733          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
734          * extent for the extent root while also trying to search the extent
735          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
736          * root, since its read-only
737          */
738         path->skip_locking = 1;
739         path->search_commit_root = 1;
740         path->reada = READA_FORWARD;
741
742         key.objectid = last;
743         key.offset = 0;
744         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
745
746 next:
747         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
748         if (ret < 0)
749                 goto out;
750
751         leaf = path->nodes[0];
752         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
753
754         while (1) {
755                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
756                         last = (u64)-1;
757                         break;
758                 }
759
760                 if (path->slots[0] < nritems) {
761                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
762                 } else {
763                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
764                         if (ret)
765                                 break;
766
767                         if (need_resched() ||
768                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
769                                 btrfs_release_path(path);
770                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
771                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
772                                 cond_resched();
773                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
774                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
775                                 goto next;
776                         }
777
778                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
779                         if (ret < 0)
780                                 goto out;
781                         if (ret)
782                                 break;
783                         leaf = path->nodes[0];
784                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
785                         continue;
786                 }
787
788                 if (key.objectid < last) {
789                         key.objectid = last;
790                         key.offset = 0;
791                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
792                         btrfs_release_path(path);
793                         goto next;
794                 }
795
796                 if (key.objectid < block_group->start) {
797                         path->slots[0]++;
798                         continue;
799                 }
800
801                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
802                         break;
803
804                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
805                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
806                         u64 space_added;
807
808                         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
809                                                        key.objectid, &space_added);
810                         if (ret)
811                                 goto out;
812                         total_found += space_added;
813                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
814                                 last = key.objectid +
815                                         fs_info->nodesize;
816                         else
817                                 last = key.objectid + key.offset;
818
819                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
820                                 total_found = 0;
821                                 if (wakeup) {
822                                         atomic_inc(&caching_ctl->progress);
823                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
824                                 }
825                         }
826                 }
827                 path->slots[0]++;
828         }
829
830         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
831                                        block_group->start + block_group->length,
832                                        NULL);
833 out:
834         btrfs_free_path(path);
835         return ret;
836 }
837
838 static inline void btrfs_free_excluded_extents(const struct btrfs_block_group *bg)
839 {
840         clear_extent_bits(&bg->fs_info->excluded_extents, bg->start,
841                           bg->start + bg->length - 1, EXTENT_UPTODATE);
842 }
843
844 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
845 {
846         struct btrfs_block_group *block_group;
847         struct btrfs_fs_info *fs_info;
848         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
849         int ret;
850
851         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
852         block_group = caching_ctl->block_group;
853         fs_info = block_group->fs_info;
854
855         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
856         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
857
858         load_block_group_size_class(caching_ctl, block_group);
859         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
860                 ret = load_free_space_cache(block_group);
861                 if (ret == 1) {
862                         ret = 0;
863                         goto done;
864                 }
865
866                 /*
867                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
868                  * CACHE_STARTED and carry on.
869                  */
870                 spin_lock(&block_group->lock);
871                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
872                 spin_unlock(&block_group->lock);
873                 wake_up(&caching_ctl->wait);
874         }
875
876         /*
877          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
878          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
879          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
880          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
881          * the transaction has committed we will be safe.
882          */
883         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
884             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
885                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
886         else
887                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
888 done:
889         spin_lock(&block_group->lock);
890         block_group->caching_ctl = NULL;
891         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
892         spin_unlock(&block_group->lock);
893
894 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
895         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
896                 u64 bytes_used;
897
898                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
899                 spin_lock(&block_group->lock);
900                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
901                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
902                 spin_unlock(&block_group->lock);
903                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
904                 fragment_free_space(block_group);
905         }
906 #endif
907
908         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
909         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
910         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
911
912         wake_up(&caching_ctl->wait);
913
914         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
915         btrfs_put_block_group(block_group);
916 }
917
918 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
919 {
920         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
921         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
922         int ret = 0;
923
924         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
925         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
926                 return 0;
927
928         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
929         if (!caching_ctl)
930                 return -ENOMEM;
931
932         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
933         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
934         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
935         caching_ctl->block_group = cache;
936         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
937         atomic_set(&caching_ctl->progress, 0);
938         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL, NULL);
939
940         spin_lock(&cache->lock);
941         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
942                 kfree(caching_ctl);
943
944                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
945                 if (caching_ctl)
946                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
947                 spin_unlock(&cache->lock);
948                 goto out;
949         }
950         WARN_ON(cache->caching_ctl);
951         cache->caching_ctl = caching_ctl;
952         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
953         spin_unlock(&cache->lock);
954
955         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
956         refcount_inc(&caching_ctl->count);
957         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
958         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
959
960         btrfs_get_block_group(cache);
961
962         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
963 out:
964         if (wait && caching_ctl)
965                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
966         if (caching_ctl)
967                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
968
969         return ret;
970 }
971
972 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
973 {
974         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
975                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
976
977         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
978         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
979                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
980         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
981                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
982         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
983                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
984         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
985 }
986
987 /*
988  * Clear incompat bits for the following feature(s):
989  *
990  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
991  *            in the whole filesystem
992  *
993  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
994  */
995 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
996 {
997         bool found_raid56 = false;
998         bool found_raid1c34 = false;
999
1000         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
1001             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
1002             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
1003                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
1004                 struct btrfs_space_info *sinfo;
1005
1006                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
1007                         down_read(&sinfo->groups_sem);
1008                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
1009                                 found_raid56 = true;
1010                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
1011                                 found_raid56 = true;
1012                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
1013                                 found_raid1c34 = true;
1014                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
1015                                 found_raid1c34 = true;
1016                         up_read(&sinfo->groups_sem);
1017                 }
1018                 if (!found_raid56)
1019                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
1020                 if (!found_raid1c34)
1021                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
1022         }
1023 }
1024
1025 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1026                                    struct btrfs_path *path,
1027                                    struct btrfs_block_group *block_group)
1028 {
1029         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1030         struct btrfs_root *root;
1031         struct btrfs_key key;
1032         int ret;
1033
1034         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1035         key.objectid = block_group->start;
1036         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
1037         key.offset = block_group->length;
1038
1039         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1040         if (ret > 0)
1041                 ret = -ENOENT;
1042         if (ret < 0)
1043                 return ret;
1044
1045         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1046         return ret;
1047 }
1048
1049 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
1050                              u64 group_start, struct extent_map *em)
1051 {
1052         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1053         struct btrfs_path *path;
1054         struct btrfs_block_group *block_group;
1055         struct btrfs_free_cluster *cluster;
1056         struct inode *inode;
1057         struct kobject *kobj = NULL;
1058         int ret;
1059         int index;
1060         int factor;
1061         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
1062         bool remove_em;
1063         bool remove_rsv = false;
1064
1065         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
1066         BUG_ON(!block_group);
1067         BUG_ON(!block_group->ro);
1068
1069         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
1070         /*
1071          * Free the reserved super bytes from this block group before
1072          * remove it.
1073          */
1074         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
1075         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
1076                                   block_group->length);
1077
1078         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
1079         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
1080
1081         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
1082         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
1083         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1084         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1085         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1086
1087         /*
1088          * make sure this block group isn't part of a metadata
1089          * allocation cluster
1090          */
1091         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
1092         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1093         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1094         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1095
1096         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
1097         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
1098
1099         path = btrfs_alloc_path();
1100         if (!path) {
1101                 ret = -ENOMEM;
1102                 goto out;
1103         }
1104
1105         /*
1106          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
1107          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
1108          */
1109         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
1110
1111         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1112         /*
1113          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
1114          * free space inode
1115          */
1116         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1117         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
1118                 list_del_init(&block_group->io_list);
1119
1120                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
1121
1122                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1123                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
1124                 btrfs_put_block_group(block_group);
1125                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1126         }
1127
1128         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
1129                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
1130                 remove_rsv = true;
1131                 btrfs_put_block_group(block_group);
1132         }
1133         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1134         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1135
1136         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
1137         if (ret)
1138                 goto out;
1139
1140         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1141         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
1142                         &fs_info->block_group_cache_tree);
1143         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
1144
1145         /* Once for the block groups rbtree */
1146         btrfs_put_block_group(block_group);
1147
1148         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1149
1150         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1151         /*
1152          * we must use list_del_init so people can check to see if they
1153          * are still on the list after taking the semaphore
1154          */
1155         list_del_init(&block_group->list);
1156         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
1157                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
1158                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
1159                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
1160         }
1161         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1162         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
1163         if (kobj) {
1164                 kobject_del(kobj);
1165                 kobject_put(kobj);
1166         }
1167
1168         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
1169                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
1170
1171         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1172         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
1173         if (!caching_ctl) {
1174                 struct btrfs_caching_control *ctl;
1175
1176                 list_for_each_entry(ctl, &fs_info->caching_block_groups, list) {
1177                         if (ctl->block_group == block_group) {
1178                                 caching_ctl = ctl;
1179                                 refcount_inc(&caching_ctl->count);
1180                                 break;
1181                         }
1182                 }
1183         }
1184         if (caching_ctl)
1185                 list_del_init(&caching_ctl->list);
1186         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1187
1188         if (caching_ctl) {
1189                 /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1190                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1191                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1192         }
1193
1194         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1195         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1196         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1197         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1198
1199         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1200
1201         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1202         list_del_init(&block_group->ro_list);
1203
1204         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1205                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1206                         < block_group->length);
1207                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1208                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1209                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1210                         < block_group->zone_unusable);
1211                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1212                         < block_group->length * factor);
1213         }
1214         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1215         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1216                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1217         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1218                 block_group->zone_unusable;
1219         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1220
1221         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1222
1223         /*
1224          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1225          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1226          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1227          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1228          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1229          * the block group's extent map before the task calling this function
1230          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1231          * another task to attempt to create another block group with the same
1232          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1233          */
1234         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1235         if (ret)
1236                 goto out;
1237
1238         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1239         if (ret < 0)
1240                 goto out;
1241
1242         spin_lock(&block_group->lock);
1243         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags);
1244
1245         /*
1246          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1247          * because we removed the block group from the rbtree
1248          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1249          * even if someone already got this block group before we removed it
1250          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1251          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1252          * entries because we already removed them all when we called
1253          * btrfs_remove_free_space_cache().
1254          *
1255          * And we must not remove the extent map from the fs_info->mapping_tree
1256          * to prevent the same logical address range and physical device space
1257          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1258          * avoid races with trimming and scrub.
1259          *
1260          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1261          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1262          * currently running transaction might finish and a new one start,
1263          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1264          * physical device locations unless we take this special care.
1265          *
1266          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1267          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1268          * in place until the extents have been discarded completely when
1269          * the transaction commit has completed.
1270          */
1271         remove_em = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1272         spin_unlock(&block_group->lock);
1273
1274         if (remove_em) {
1275                 struct extent_map_tree *em_tree;
1276
1277                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1278                 write_lock(&em_tree->lock);
1279                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
1280                 write_unlock(&em_tree->lock);
1281                 /* once for the tree */
1282                 free_extent_map(em);
1283         }
1284
1285 out:
1286         /* Once for the lookup reference */
1287         btrfs_put_block_group(block_group);
1288         if (remove_rsv)
1289                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1, 0);
1290         btrfs_free_path(path);
1291         return ret;
1292 }
1293
1294 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1295                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1296 {
1297         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1298         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1299         struct extent_map *em;
1300         struct map_lookup *map;
1301         unsigned int num_items;
1302
1303         read_lock(&em_tree->lock);
1304         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
1305         read_unlock(&em_tree->lock);
1306         ASSERT(em && em->start == chunk_offset);
1307
1308         /*
1309          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1310          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1311          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1312          *
1313          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1314          * of tree roots).
1315          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1316          * tree).
1317          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1318          * roots).
1319          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1320          * stripe (located in the device tree).
1321          *
1322          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1323          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1324          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1325          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1326          */
1327         map = em->map_lookup;
1328         num_items = 3 + map->num_stripes;
1329         free_extent_map(em);
1330
1331         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1336  * group @cache.
1337  *
1338  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1339  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1340  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1341  * without checking free space.
1342  *
1343  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1344  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1345  * not this function.
1346  */
1347 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1348 {
1349         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1350         u64 num_bytes;
1351         int ret = -ENOSPC;
1352
1353         spin_lock(&sinfo->lock);
1354         spin_lock(&cache->lock);
1355
1356         if (cache->swap_extents) {
1357                 ret = -ETXTBSY;
1358                 goto out;
1359         }
1360
1361         if (cache->ro) {
1362                 cache->ro++;
1363                 ret = 0;
1364                 goto out;
1365         }
1366
1367         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1368                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1369
1370         /*
1371          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1372          * check of left over space in how much we have allocated.
1373          */
1374         if (force) {
1375                 ret = 0;
1376         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1377                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1378
1379                 /*
1380                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1381                  * free space as buffer.
1382                  */
1383                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1384                         ret = 0;
1385         } else {
1386                 /*
1387                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1388                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1389                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1390                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1391                  */
1392                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1393                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1394                         ret = 0;
1395         }
1396
1397         if (!ret) {
1398                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1399                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1400                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1401                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1402                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1403                         cache->zone_unusable = 0;
1404                 }
1405                 cache->ro++;
1406                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1407         }
1408 out:
1409         spin_unlock(&cache->lock);
1410         spin_unlock(&sinfo->lock);
1411         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1412                 btrfs_info(cache->fs_info,
1413                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1414                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1415         }
1416         return ret;
1417 }
1418
1419 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1420                                  struct btrfs_block_group *bg)
1421 {
1422         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1423         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1424         const u64 start = bg->start;
1425         const u64 end = start + bg->length - 1;
1426         int ret;
1427
1428         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1429         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1430                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1431                                              struct btrfs_transaction, list);
1432                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1433         }
1434         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1435
1436         /*
1437          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1438          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1439          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1440          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1441          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1442          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1443          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1444          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1445          */
1446         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1447         if (prev_trans) {
1448                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1449                                         EXTENT_DIRTY);
1450                 if (ret)
1451                         goto out;
1452         }
1453
1454         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1455                                 EXTENT_DIRTY);
1456 out:
1457         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1458         if (prev_trans)
1459                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1460
1461         return ret == 0;
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1466  * space inside of them.
1467  */
1468 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1469 {
1470         struct btrfs_block_group *block_group;
1471         struct btrfs_space_info *space_info;
1472         struct btrfs_trans_handle *trans;
1473         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1474         int ret = 0;
1475
1476         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1477                 return;
1478
1479         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1480                 return;
1481
1482         /*
1483          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1484          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1485          */
1486         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1487                 return;
1488
1489         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1490         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1491                 int trimming;
1492
1493                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1494                                                struct btrfs_block_group,
1495                                                bg_list);
1496                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1497
1498                 space_info = block_group->space_info;
1499
1500                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1501                         btrfs_put_block_group(block_group);
1502                         continue;
1503                 }
1504                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1505
1506                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1507
1508                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1509                 down_write(&space_info->groups_sem);
1510
1511                 /*
1512                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1513                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1514                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1515                  */
1516                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1517                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1518                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1519                         up_write(&space_info->groups_sem);
1520                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1521                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1522                                                  block_group);
1523                         goto next;
1524                 }
1525
1526                 spin_lock(&block_group->lock);
1527                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1528                     block_group->used || block_group->ro ||
1529                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1530                         /*
1531                          * We want to bail if we made new allocations or have
1532                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1533                          * the ro check in case balance is currently acting on
1534                          * this block group.
1535                          */
1536                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1537                         spin_unlock(&block_group->lock);
1538                         up_write(&space_info->groups_sem);
1539                         goto next;
1540                 }
1541                 spin_unlock(&block_group->lock);
1542
1543                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1544                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1545                 up_write(&space_info->groups_sem);
1546                 if (ret < 0) {
1547                         ret = 0;
1548                         goto next;
1549                 }
1550
1551                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1552                 if (ret < 0) {
1553                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1554                         if (ret == -EAGAIN)
1555                                 ret = 0;
1556                         goto next;
1557                 }
1558
1559                 /*
1560                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1561                  * properly if we fail to join the transaction.
1562                  */
1563                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1564                                                      block_group->start);
1565                 if (IS_ERR(trans)) {
1566                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1567                         ret = PTR_ERR(trans);
1568                         goto next;
1569                 }
1570
1571                 /*
1572                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1573                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1574                  */
1575                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1576                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1577                         goto end_trans;
1578                 }
1579
1580                 /*
1581                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1582                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1583                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1584                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1585                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1586                  */
1587                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1588                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1589                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1590                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1591                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1592                                                  block_group);
1593                         goto end_trans;
1594                 }
1595                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1596
1597                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1598                 spin_lock(&space_info->lock);
1599                 spin_lock(&block_group->lock);
1600
1601                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1602                                                      -block_group->pinned);
1603                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1604                 block_group->pinned = 0;
1605
1606                 spin_unlock(&block_group->lock);
1607                 spin_unlock(&space_info->lock);
1608
1609                 /*
1610                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1611                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1612                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1613                  * before coming down the unused block group path as trimming
1614                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1615                  */
1616                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1617                         goto flip_async;
1618
1619                 /*
1620                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1621                  * need to reset sequential-required zones.
1622                  */
1623                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1624                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1625
1626                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1627                 if (trimming)
1628                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1629
1630                 /*
1631                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1632                  * horribly wrong.
1633                  */
1634                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1635
1636                 if (ret) {
1637                         if (trimming)
1638                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1639                         goto end_trans;
1640                 }
1641
1642                 /*
1643                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1644                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1645                  * until transaction commit to do the actual discard.
1646                  */
1647                 if (trimming) {
1648                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1649                         /*
1650                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1651                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1652                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1653                          */
1654                         list_move(&block_group->bg_list,
1655                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1656                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1657                         btrfs_get_block_group(block_group);
1658                 }
1659 end_trans:
1660                 btrfs_end_transaction(trans);
1661 next:
1662                 btrfs_put_block_group(block_group);
1663                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1664         }
1665         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1666         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1667         return;
1668
1669 flip_async:
1670         btrfs_end_transaction(trans);
1671         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1672         btrfs_put_block_group(block_group);
1673         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1674 }
1675
1676 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1677 {
1678         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1679
1680         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1681         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1682                 btrfs_get_block_group(bg);
1683                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1684                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1685         } else if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &bg->runtime_flags)) {
1686                 /* Pull out the block group from the reclaim_bgs list. */
1687                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1688                 list_move_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1689         }
1690         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1695  * of the list, so they will get reclaimed first.
1696  */
1697 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1698                            const struct list_head *b)
1699 {
1700         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1701
1702         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1703         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1704
1705         return bg1->used > bg2->used;
1706 }
1707
1708 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1709 {
1710         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1711                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1712         return true;
1713 }
1714
1715 static bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg, u64 bytes_freed)
1716 {
1717         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
1718         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
1719         const u64 new_val = bg->used;
1720         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
1721         u64 thresh;
1722
1723         if (reclaim_thresh == 0)
1724                 return false;
1725
1726         thresh = mult_perc(bg->length, reclaim_thresh);
1727
1728         /*
1729          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
1730          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
1731          */
1732         if (old_val < thresh)
1733                 return false;
1734         if (new_val >= thresh)
1735                 return false;
1736         return true;
1737 }
1738
1739 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1740 {
1741         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1742                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1743         struct btrfs_block_group *bg;
1744         struct btrfs_space_info *space_info;
1745
1746         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1747                 return;
1748
1749         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1750                 return;
1751
1752         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1753                 return;
1754
1755         sb_start_write(fs_info->sb);
1756
1757         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1758                 sb_end_write(fs_info->sb);
1759                 return;
1760         }
1761
1762         /*
1763          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1764          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1765          */
1766         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1767                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1768                 sb_end_write(fs_info->sb);
1769                 return;
1770         }
1771
1772         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1773         /*
1774          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1775          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1776          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1777          */
1778         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1779         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1780                 u64 zone_unusable;
1781                 int ret = 0;
1782
1783                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1784                                       struct btrfs_block_group,
1785                                       bg_list);
1786                 list_del_init(&bg->bg_list);
1787
1788                 space_info = bg->space_info;
1789                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1790
1791                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1792                 down_write(&space_info->groups_sem);
1793
1794                 spin_lock(&bg->lock);
1795                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1796                         /*
1797                          * We want to bail if we made new allocations or have
1798                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1799                          * the ro check in case balance is currently acting on
1800                          * this block group.
1801                          */
1802                         spin_unlock(&bg->lock);
1803                         up_write(&space_info->groups_sem);
1804                         goto next;
1805                 }
1806                 if (bg->used == 0) {
1807                         /*
1808                          * It is possible that we trigger relocation on a block
1809                          * group as its extents are deleted and it first goes
1810                          * below the threshold, then shortly after goes empty.
1811                          *
1812                          * In this case, relocating it does delete it, but has
1813                          * some overhead in relocation specific metadata, looking
1814                          * for the non-existent extents and running some extra
1815                          * transactions, which we can avoid by using one of the
1816                          * other mechanisms for dealing with empty block groups.
1817                          */
1818                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1819                                 btrfs_mark_bg_unused(bg);
1820                         spin_unlock(&bg->lock);
1821                         up_write(&space_info->groups_sem);
1822                         goto next;
1823
1824                 }
1825                 /*
1826                  * The block group might no longer meet the reclaim condition by
1827                  * the time we get around to reclaiming it, so to avoid
1828                  * reclaiming overly full block_groups, skip reclaiming them.
1829                  *
1830                  * Since the decision making process also depends on the amount
1831                  * being freed, pass in a fake giant value to skip that extra
1832                  * check, which is more meaningful when adding to the list in
1833                  * the first place.
1834                  */
1835                 if (!should_reclaim_block_group(bg, bg->length)) {
1836                         spin_unlock(&bg->lock);
1837                         up_write(&space_info->groups_sem);
1838                         goto next;
1839                 }
1840                 spin_unlock(&bg->lock);
1841
1842                 /*
1843                  * Get out fast, in case we're read-only or unmounting the
1844                  * filesystem. It is OK to drop block groups from the list even
1845                  * for the read-only case. As we did sb_start_write(),
1846                  * "mount -o remount,ro" won't happen and read-only filesystem
1847                  * means it is forced read-only due to a fatal error. So, it
1848                  * never gets back to read-write to let us reclaim again.
1849                  */
1850                 if (btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info)) {
1851                         up_write(&space_info->groups_sem);
1852                         goto next;
1853                 }
1854
1855                 /*
1856                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1857                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1858                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1859                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1860                  */
1861                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1862                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1863                 up_write(&space_info->groups_sem);
1864                 if (ret < 0)
1865                         goto next;
1866
1867                 btrfs_info(fs_info,
1868                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1869                                 bg->start,
1870                                 div64_u64(bg->used * 100, bg->length),
1871                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1872                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1873                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1874                 if (ret) {
1875                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1876                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1877                                   bg->start);
1878                 }
1879
1880 next:
1881                 if (ret)
1882                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(bg);
1883                 btrfs_put_block_group(bg);
1884
1885                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1886                 /*
1887                  * Reclaiming all the block groups in the list can take really
1888                  * long.  Prioritize cleaning up unused block groups.
1889                  */
1890                 btrfs_delete_unused_bgs(fs_info);
1891                 /*
1892                  * If we are interrupted by a balance, we can just bail out. The
1893                  * cleaner thread restart again if necessary.
1894                  */
1895                 if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1896                         goto end;
1897                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1898         }
1899         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1900         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1901 end:
1902         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1903         sb_end_write(fs_info->sb);
1904 }
1905
1906 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1907 {
1908         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1909         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1910                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1911         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1912 }
1913
1914 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1915 {
1916         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1917
1918         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1919         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1920                 btrfs_get_block_group(bg);
1921                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1922                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1923         }
1924         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1925 }
1926
1927 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1928                            struct btrfs_path *path)
1929 {
1930         struct extent_map_tree *em_tree;
1931         struct extent_map *em;
1932         struct btrfs_block_group_item bg;
1933         struct extent_buffer *leaf;
1934         int slot;
1935         u64 flags;
1936         int ret = 0;
1937
1938         slot = path->slots[0];
1939         leaf = path->nodes[0];
1940
1941         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1942         read_lock(&em_tree->lock);
1943         em = lookup_extent_mapping(em_tree, key->objectid, key->offset);
1944         read_unlock(&em_tree->lock);
1945         if (!em) {
1946                 btrfs_err(fs_info,
1947                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1948                           key->objectid, key->offset);
1949                 return -ENOENT;
1950         }
1951
1952         if (em->start != key->objectid || em->len != key->offset) {
1953                 btrfs_err(fs_info,
1954                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1955                         key->objectid, key->offset, em->start, em->len);
1956                 ret = -EUCLEAN;
1957                 goto out_free_em;
1958         }
1959
1960         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1961                            sizeof(bg));
1962         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1963                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1964
1965         if (flags != (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1966                 btrfs_err(fs_info,
1967 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1968                           key->objectid, key->offset, flags,
1969                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & em->map_lookup->type));
1970                 ret = -EUCLEAN;
1971         }
1972
1973 out_free_em:
1974         free_extent_map(em);
1975         return ret;
1976 }
1977
1978 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1979                                   struct btrfs_path *path,
1980                                   struct btrfs_key *key)
1981 {
1982         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1983         int ret;
1984         struct btrfs_key found_key;
1985
1986         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
1987                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1988                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1989                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1990                 }
1991         }
1992         return ret;
1993 }
1994
1995 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1996 {
1997         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1998                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1999
2000         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
2001         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
2002                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
2003         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
2004                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
2005         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
2006                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
2007         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Map a physical disk address to a list of logical addresses.
2012  *
2013  * @fs_info:       the filesystem
2014  * @chunk_start:   logical address of block group
2015  * @physical:      physical address to map to logical addresses
2016  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
2017  * @naddrs:        length of @logical
2018  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
2019  *
2020  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
2021  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
2022  * block copies.
2023  */
2024 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
2025                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len)
2026 {
2027         struct extent_map *em;
2028         struct map_lookup *map;
2029         u64 *buf;
2030         u64 bytenr;
2031         u64 data_stripe_length;
2032         u64 io_stripe_size;
2033         int i, nr = 0;
2034         int ret = 0;
2035
2036         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
2037         if (IS_ERR(em))
2038                 return -EIO;
2039
2040         map = em->map_lookup;
2041         data_stripe_length = em->orig_block_len;
2042         io_stripe_size = BTRFS_STRIPE_LEN;
2043         chunk_start = em->start;
2044
2045         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
2046         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
2047                 io_stripe_size = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
2048
2049         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
2050         if (!buf) {
2051                 ret = -ENOMEM;
2052                 goto out;
2053         }
2054
2055         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2056                 bool already_inserted = false;
2057                 u32 stripe_nr;
2058                 u32 offset;
2059                 int j;
2060
2061                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
2062                               data_stripe_length))
2063                         continue;
2064
2065                 stripe_nr = (physical - map->stripes[i].physical) >>
2066                             BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
2067                 offset = (physical - map->stripes[i].physical) &
2068                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
2069
2070                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
2071                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10))
2072                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr * map->num_stripes + i,
2073                                             map->sub_stripes);
2074                 /*
2075                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
2076                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
2077                  * instead of map->stripe_len
2078                  */
2079                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
2080
2081                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
2082                 for (j = 0; j < nr; j++) {
2083                         if (buf[j] == bytenr) {
2084                                 already_inserted = true;
2085                                 break;
2086                         }
2087                 }
2088
2089                 if (!already_inserted)
2090                         buf[nr++] = bytenr;
2091         }
2092
2093         *logical = buf;
2094         *naddrs = nr;
2095         *stripe_len = io_stripe_size;
2096 out:
2097         free_extent_map(em);
2098         return ret;
2099 }
2100
2101 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
2102 {
2103         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2104         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
2105         u64 bytenr;
2106         u64 *logical;
2107         int stripe_len;
2108         int i, nr, ret;
2109
2110         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
2111                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
2112                 cache->bytes_super += stripe_len;
2113                 ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, cache->start,
2114                                      cache->start + stripe_len - 1,
2115                                      EXTENT_UPTODATE, NULL);
2116                 if (ret)
2117                         return ret;
2118         }
2119
2120         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
2121                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
2122                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start,
2123                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
2124                 if (ret)
2125                         return ret;
2126
2127                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
2128                 if (zoned && nr) {
2129                         kfree(logical);
2130                         btrfs_err(fs_info,
2131                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
2132                                   cache->start);
2133                         return -EUCLEAN;
2134                 }
2135
2136                 while (nr--) {
2137                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
2138                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
2139
2140                         cache->bytes_super += len;
2141                         ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, logical[nr],
2142                                              logical[nr] + len - 1,
2143                                              EXTENT_UPTODATE, NULL);
2144                         if (ret) {
2145                                 kfree(logical);
2146                                 return ret;
2147                         }
2148                 }
2149
2150                 kfree(logical);
2151         }
2152         return 0;
2153 }
2154
2155 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
2156                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
2157 {
2158         struct btrfs_block_group *cache;
2159
2160         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
2161         if (!cache)
2162                 return NULL;
2163
2164         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
2165                                         GFP_NOFS);
2166         if (!cache->free_space_ctl) {
2167                 kfree(cache);
2168                 return NULL;
2169         }
2170
2171         cache->start = start;
2172
2173         cache->fs_info = fs_info;
2174         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
2175
2176         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
2177
2178         refcount_set(&cache->refs, 1);
2179         spin_lock_init(&cache->lock);
2180         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
2181         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
2182         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
2183         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
2184         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
2185         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
2186         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
2187         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
2188         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
2189         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
2190         atomic_set(&cache->frozen, 0);
2191         mutex_init(&cache->free_space_lock);
2192
2193         return cache;
2194 }
2195
2196 /*
2197  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
2198  * group
2199  */
2200 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2201 {
2202         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
2203         struct extent_map *em;
2204         struct btrfs_block_group *bg;
2205         u64 start = 0;
2206         int ret = 0;
2207
2208         while (1) {
2209                 read_lock(&map_tree->lock);
2210                 /*
2211                  * lookup_extent_mapping will return the first extent map
2212                  * intersecting the range, so setting @len to 1 is enough to
2213                  * get the first chunk.
2214                  */
2215                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, start, 1);
2216                 read_unlock(&map_tree->lock);
2217                 if (!em)
2218                         break;
2219
2220                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, em->start);
2221                 if (!bg) {
2222                         btrfs_err(fs_info,
2223         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
2224                                      em->start, em->len);
2225                         ret = -EUCLEAN;
2226                         free_extent_map(em);
2227                         break;
2228                 }
2229                 if (bg->start != em->start || bg->length != em->len ||
2230                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
2231                     (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2232                         btrfs_err(fs_info,
2233 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
2234                                 em->start, em->len,
2235                                 em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
2236                                 bg->start, bg->length,
2237                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
2238                         ret = -EUCLEAN;
2239                         free_extent_map(em);
2240                         btrfs_put_block_group(bg);
2241                         break;
2242                 }
2243                 start = em->start + em->len;
2244                 free_extent_map(em);
2245                 btrfs_put_block_group(bg);
2246         }
2247         return ret;
2248 }
2249
2250 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2251                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2252                                 const struct btrfs_key *key,
2253                                 int need_clear)
2254 {
2255         struct btrfs_block_group *cache;
2256         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2257         int ret;
2258
2259         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2260
2261         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2262         if (!cache)
2263                 return -ENOMEM;
2264
2265         cache->length = key->offset;
2266         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2267         cache->commit_used = cache->used;
2268         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2269         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2270
2271         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2272
2273         if (need_clear) {
2274                 /*
2275                  * When we mount with old space cache, we need to
2276                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2277                  *
2278                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2279                  *    truncate the old free space cache inode and
2280                  *    setup a new one.
2281                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2282                  *    the new space cache info onto disk.
2283                  */
2284                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2285                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2286         }
2287         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2288             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2289                         btrfs_err(info,
2290 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2291                                   cache->start);
2292                         ret = -EINVAL;
2293                         goto error;
2294         }
2295
2296         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2297         if (ret) {
2298                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2299                           cache->start);
2300                 goto error;
2301         }
2302
2303         /*
2304          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2305          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2306          * than we actually do.
2307          */
2308         ret = exclude_super_stripes(cache);
2309         if (ret) {
2310                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2311                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2312                 goto error;
2313         }
2314
2315         /*
2316          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2317          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2318          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2319          * zone_unusable space.
2320          *
2321          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2322          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2323          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2324          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2325          * in the full case.
2326          */
2327         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2328                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2329                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2330                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2331         } else if (cache->length == cache->used) {
2332                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2333                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2334         } else if (cache->used == 0) {
2335                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2336                 ret = btrfs_add_new_free_space(cache, cache->start,
2337                                                cache->start + cache->length, NULL);
2338                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2339                 if (ret)
2340                         goto error;
2341         }
2342
2343         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2344         if (ret) {
2345                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2346                 goto error;
2347         }
2348         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2349         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2350
2351         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2352         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2353                 if (cache->used == 0) {
2354                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2355                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2356                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2357                         else
2358                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2359                 }
2360         } else {
2361                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2362         }
2363
2364         return 0;
2365 error:
2366         btrfs_put_block_group(cache);
2367         return ret;
2368 }
2369
2370 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2371 {
2372         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
2373         struct rb_node *node;
2374         int ret = 0;
2375
2376         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
2377                 struct extent_map *em;
2378                 struct map_lookup *map;
2379                 struct btrfs_block_group *bg;
2380
2381                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
2382                 map = em->map_lookup;
2383                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, em->start);
2384                 if (!bg) {
2385                         ret = -ENOMEM;
2386                         break;
2387                 }
2388
2389                 /* Fill dummy cache as FULL */
2390                 bg->length = em->len;
2391                 bg->flags = map->type;
2392                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2393                 bg->used = em->len;
2394                 bg->flags = map->type;
2395                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2396                 /*
2397                  * We may have some valid block group cache added already, in
2398                  * that case we skip to the next one.
2399                  */
2400                 if (ret == -EEXIST) {
2401                         ret = 0;
2402                         btrfs_put_block_group(bg);
2403                         continue;
2404                 }
2405
2406                 if (ret) {
2407                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2408                         btrfs_put_block_group(bg);
2409                         break;
2410                 }
2411
2412                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2413
2414                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2415         }
2416         if (!ret)
2417                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2418         return ret;
2419 }
2420
2421 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2422 {
2423         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2424         struct btrfs_path *path;
2425         int ret;
2426         struct btrfs_block_group *cache;
2427         struct btrfs_space_info *space_info;
2428         struct btrfs_key key;
2429         int need_clear = 0;
2430         u64 cache_gen;
2431
2432         /*
2433          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2434          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2435          * need to waste time searching block group items.
2436          *
2437          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2438          * no need for a full incompat flag.
2439          */
2440         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2441                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2442                 return fill_dummy_bgs(info);
2443
2444         key.objectid = 0;
2445         key.offset = 0;
2446         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2447         path = btrfs_alloc_path();
2448         if (!path)
2449                 return -ENOMEM;
2450
2451         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2452         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2453             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2454                 need_clear = 1;
2455         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2456                 need_clear = 1;
2457
2458         while (1) {
2459                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2460                 struct extent_buffer *leaf;
2461                 int slot;
2462
2463                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2464                 if (ret > 0)
2465                         break;
2466                 if (ret != 0)
2467                         goto error;
2468
2469                 leaf = path->nodes[0];
2470                 slot = path->slots[0];
2471
2472                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2473                                    sizeof(bgi));
2474
2475                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2476                 btrfs_release_path(path);
2477                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2478                 if (ret < 0)
2479                         goto error;
2480                 key.objectid += key.offset;
2481                 key.offset = 0;
2482         }
2483         btrfs_release_path(path);
2484
2485         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2486                 int i;
2487
2488                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2489                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2490                                 continue;
2491                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2492                                                  struct btrfs_block_group,
2493                                                  list);
2494                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2495                 }
2496
2497                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2498                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2499                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2500                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2501                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2502                         continue;
2503                 /*
2504                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2505                  * mirrored block groups.
2506                  */
2507                 list_for_each_entry(cache,
2508                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2509                                 list)
2510                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2511                 list_for_each_entry(cache,
2512                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2513                                 list)
2514                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2515         }
2516
2517         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2518         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2519 error:
2520         btrfs_free_path(path);
2521         /*
2522          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2523          * rescue=ibadroots mount option.
2524          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2525          * continue to mount and grab their data.
2526          */
2527         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2528                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2529         return ret;
2530 }
2531
2532 /*
2533  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2534  * allocation.
2535  *
2536  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2537  * phases.
2538  */
2539 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2540                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2541 {
2542         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2543         struct btrfs_block_group_item bgi;
2544         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2545         struct btrfs_key key;
2546         u64 old_commit_used;
2547         int ret;
2548
2549         spin_lock(&block_group->lock);
2550         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2551         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2552                                                    block_group->global_root_id);
2553         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2554         old_commit_used = block_group->commit_used;
2555         block_group->commit_used = block_group->used;
2556         key.objectid = block_group->start;
2557         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2558         key.offset = block_group->length;
2559         spin_unlock(&block_group->lock);
2560
2561         ret = btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2562         if (ret < 0) {
2563                 spin_lock(&block_group->lock);
2564                 block_group->commit_used = old_commit_used;
2565                 spin_unlock(&block_group->lock);
2566         }
2567
2568         return ret;
2569 }
2570
2571 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2572                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2573                             u64 start, u64 num_bytes)
2574 {
2575         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2576         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2577         struct btrfs_path *path;
2578         struct btrfs_dev_extent *extent;
2579         struct extent_buffer *leaf;
2580         struct btrfs_key key;
2581         int ret;
2582
2583         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2584         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2585         path = btrfs_alloc_path();
2586         if (!path)
2587                 return -ENOMEM;
2588
2589         key.objectid = device->devid;
2590         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2591         key.offset = start;
2592         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2593         if (ret)
2594                 goto out;
2595
2596         leaf = path->nodes[0];
2597         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2598         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2599         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2600                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2601         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2602
2603         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2604         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2605 out:
2606         btrfs_free_path(path);
2607         return ret;
2608 }
2609
2610 /*
2611  * This function belongs to phase 2.
2612  *
2613  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2614  * phases.
2615  */
2616 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2617                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2618 {
2619         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2620         struct btrfs_device *device;
2621         struct extent_map *em;
2622         struct map_lookup *map;
2623         u64 dev_offset;
2624         u64 stripe_size;
2625         int i;
2626         int ret = 0;
2627
2628         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2629         if (IS_ERR(em))
2630                 return PTR_ERR(em);
2631
2632         map = em->map_lookup;
2633         stripe_size = em->orig_block_len;
2634
2635         /*
2636          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2637          * a device replace operation that replaces the device object associated
2638          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2639          * at any time during that final phase of the device replace operation
2640          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2641          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2642          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2643          */
2644         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2645         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2646                 device = map->stripes[i].dev;
2647                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2648
2649                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2650                                        stripe_size);
2651                 if (ret)
2652                         break;
2653         }
2654         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2655
2656         free_extent_map(em);
2657         return ret;
2658 }
2659
2660 /*
2661  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2662  * chunk allocation.
2663  *
2664  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2665  * phases.
2666  */
2667 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2668 {
2669         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2670         struct btrfs_block_group *block_group;
2671         int ret = 0;
2672
2673         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2674                 int index;
2675
2676                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2677                                                struct btrfs_block_group,
2678                                                bg_list);
2679                 if (ret)
2680                         goto next;
2681
2682                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2683
2684                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2685                 if (ret)
2686                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2687                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2688                               &block_group->runtime_flags)) {
2689                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2690                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2691                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2692                         if (ret)
2693                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2694                 }
2695                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2696                                          block_group->length);
2697                 if (ret)
2698                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2699                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2700
2701                 /*
2702                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2703                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2704                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2705                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2706                  */
2707                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2708                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2709
2710                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2711 next:
2712                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1, 0);
2713                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2714                 clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &block_group->runtime_flags);
2715         }
2716         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2717 }
2718
2719 /*
2720  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2721  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2722  */
2723 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2724 {
2725         u64 div = SZ_1G;
2726         u64 index;
2727
2728         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2729                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2730
2731         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2732         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2733                 div = SZ_128M;
2734
2735         offset = div64_u64(offset, div);
2736         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2737         return index;
2738 }
2739
2740 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2741                                                  u64 type,
2742                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2743 {
2744         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2745         struct btrfs_block_group *cache;
2746         int ret;
2747
2748         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2749
2750         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2751         if (!cache)
2752                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2753
2754         /*
2755          * Mark it as new before adding it to the rbtree of block groups or any
2756          * list, so that no other task finds it and calls btrfs_mark_bg_unused()
2757          * before the new flag is set.
2758          */
2759         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &cache->runtime_flags);
2760
2761         cache->length = size;
2762         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2763         cache->flags = type;
2764         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2765         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2766
2767         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2768                 set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEEDS_FREE_SPACE, &cache->runtime_flags);
2769
2770         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2771         if (ret) {
2772                 btrfs_put_block_group(cache);
2773                 return ERR_PTR(ret);
2774         }
2775
2776         ret = exclude_super_stripes(cache);
2777         if (ret) {
2778                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2779                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2780                 btrfs_put_block_group(cache);
2781                 return ERR_PTR(ret);
2782         }
2783
2784         ret = btrfs_add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size, NULL);
2785         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2786         if (ret) {
2787                 btrfs_put_block_group(cache);
2788                 return ERR_PTR(ret);
2789         }
2790
2791         /*
2792          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2793          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2794          * with its ->space_info set.
2795          */
2796         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2797         ASSERT(cache->space_info);
2798
2799         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2800         if (ret) {
2801                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2802                 btrfs_put_block_group(cache);
2803                 return ERR_PTR(ret);
2804         }
2805
2806         /*
2807          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2808          * the rbtree, update the space info's counters.
2809          */
2810         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2811         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2812         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2813
2814 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2815         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2816                 cache->space_info->bytes_used += size >> 1;
2817                 fragment_free_space(cache);
2818         }
2819 #endif
2820
2821         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2822         trans->delayed_ref_updates++;
2823         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
2824
2825         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2826         return cache;
2827 }
2828
2829 /*
2830  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2831  * group.
2832  *
2833  * @cache:              the destination block group
2834  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2835  *                      ensure we still have some free space after marking this
2836  *                      block group RO.
2837  */
2838 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2839                              bool do_chunk_alloc)
2840 {
2841         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2842         struct btrfs_trans_handle *trans;
2843         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2844         u64 alloc_flags;
2845         int ret;
2846         bool dirty_bg_running;
2847
2848         /*
2849          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2850          * mount.
2851          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2852          * Thus here we skip all chunk allocations.
2853          */
2854         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2855                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2856                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2857                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2858                 return ret;
2859         }
2860
2861         do {
2862                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2863                 if (IS_ERR(trans))
2864                         return PTR_ERR(trans);
2865
2866                 dirty_bg_running = false;
2867
2868                 /*
2869                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2870                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2871                  * back off and let this transaction commit.
2872                  */
2873                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2874                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2875                         u64 transid = trans->transid;
2876
2877                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2878                         btrfs_end_transaction(trans);
2879
2880                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2881                         if (ret)
2882                                 return ret;
2883                         dirty_bg_running = true;
2884                 }
2885         } while (dirty_bg_running);
2886
2887         if (do_chunk_alloc) {
2888                 /*
2889                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2890                  * corresponding block group with the new raid level.
2891                  */
2892                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2893                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2894                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2895                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2896                         /*
2897                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2898                          * already allocated at the new raid level to carry on
2899                          */
2900                         if (ret == -ENOSPC)
2901                                 ret = 0;
2902                         if (ret < 0)
2903                                 goto out;
2904                 }
2905         }
2906
2907         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2908         if (!ret)
2909                 goto out;
2910         if (ret == -ETXTBSY)
2911                 goto unlock_out;
2912
2913         /*
2914          * Skip chunk alloction if the bg is SYSTEM, this is to avoid system
2915          * chunk allocation storm to exhaust the system chunk array.  Otherwise
2916          * we still want to try our best to mark the block group read-only.
2917          */
2918         if (!do_chunk_alloc && ret == -ENOSPC &&
2919             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM))
2920                 goto unlock_out;
2921
2922         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2923         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2924         if (ret < 0)
2925                 goto out;
2926         /*
2927          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2928          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2929          */
2930         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2931         if (ret < 0)
2932                 goto out;
2933
2934         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2935         if (ret == -ETXTBSY)
2936                 goto unlock_out;
2937 out:
2938         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2939                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2940                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2941                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2942                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2943         }
2944 unlock_out:
2945         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2946
2947         btrfs_end_transaction(trans);
2948         return ret;
2949 }
2950
2951 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2952 {
2953         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2954         u64 num_bytes;
2955
2956         BUG_ON(!cache->ro);
2957
2958         spin_lock(&sinfo->lock);
2959         spin_lock(&cache->lock);
2960         if (!--cache->ro) {
2961                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2962                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2963                         cache->zone_unusable =
2964                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2965                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2966                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2967                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2968                 }
2969                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2970                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2971                             cache->zone_unusable - cache->used;
2972                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2973                 list_del_init(&cache->ro_list);
2974         }
2975         spin_unlock(&cache->lock);
2976         spin_unlock(&sinfo->lock);
2977 }
2978
2979 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2980                                    struct btrfs_path *path,
2981                                    struct btrfs_block_group *cache)
2982 {
2983         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2984         int ret;
2985         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2986         unsigned long bi;
2987         struct extent_buffer *leaf;
2988         struct btrfs_block_group_item bgi;
2989         struct btrfs_key key;
2990         u64 old_commit_used;
2991         u64 used;
2992
2993         /*
2994          * Block group items update can be triggered out of commit transaction
2995          * critical section, thus we need a consistent view of used bytes.
2996          * We cannot use cache->used directly outside of the spin lock, as it
2997          * may be changed.
2998          */
2999         spin_lock(&cache->lock);
3000         old_commit_used = cache->commit_used;
3001         used = cache->used;
3002         /* No change in used bytes, can safely skip it. */
3003         if (cache->commit_used == used) {
3004                 spin_unlock(&cache->lock);
3005                 return 0;
3006         }
3007         cache->commit_used = used;
3008         spin_unlock(&cache->lock);
3009
3010         key.objectid = cache->start;
3011         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
3012         key.offset = cache->length;
3013
3014         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
3015         if (ret) {
3016                 if (ret > 0)
3017                         ret = -ENOENT;
3018                 goto fail;
3019         }
3020
3021         leaf = path->nodes[0];
3022         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
3023         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, used);
3024         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
3025                                                    cache->global_root_id);
3026         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
3027         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
3028         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
3029 fail:
3030         btrfs_release_path(path);
3031         /*
3032          * We didn't update the block group item, need to revert commit_used
3033          * unless the block group item didn't exist yet - this is to prevent a
3034          * race with a concurrent insertion of the block group item, with
3035          * insert_block_group_item(), that happened just after we attempted to
3036          * update. In that case we would reset commit_used to 0 just after the
3037          * insertion set it to a value greater than 0 - if the block group later
3038          * becomes with 0 used bytes, we would incorrectly skip its update.
3039          */
3040         if (ret < 0 && ret != -ENOENT) {
3041                 spin_lock(&cache->lock);
3042                 cache->commit_used = old_commit_used;
3043                 spin_unlock(&cache->lock);
3044         }
3045         return ret;
3046
3047 }
3048
3049 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
3050                             struct btrfs_trans_handle *trans,
3051                             struct btrfs_path *path)
3052 {
3053         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
3054         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
3055         struct inode *inode = NULL;
3056         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3057         u64 alloc_hint = 0;
3058         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
3059         u64 cache_size = 0;
3060         int retries = 0;
3061         int ret = 0;
3062
3063         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3064                 return 0;
3065
3066         /*
3067          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
3068          * block group.
3069          */
3070         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
3071                 spin_lock(&block_group->lock);
3072                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
3073                 spin_unlock(&block_group->lock);
3074                 return 0;
3075         }
3076
3077         if (TRANS_ABORTED(trans))
3078                 return 0;
3079 again:
3080         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
3081         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
3082                 ret = PTR_ERR(inode);
3083                 btrfs_release_path(path);
3084                 goto out;
3085         }
3086
3087         if (IS_ERR(inode)) {
3088                 BUG_ON(retries);
3089                 retries++;
3090
3091                 if (block_group->ro)
3092                         goto out_free;
3093
3094                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
3095                 if (ret)
3096                         goto out_free;
3097                 goto again;
3098         }
3099
3100         /*
3101          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
3102          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
3103          * time.
3104          */
3105         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
3106         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3107         if (ret) {
3108                 /*
3109                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
3110                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
3111                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
3112                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
3113                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
3114                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
3115                  * transaction, this only happens in really bad situations
3116                  * anyway.
3117                  */
3118                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3119                 goto out_put;
3120         }
3121         WARN_ON(ret);
3122
3123         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
3124         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
3125             i_size_read(inode)) {
3126                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3127                 goto out_put;
3128         }
3129
3130         if (i_size_read(inode) > 0) {
3131                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
3132                                         &fs_info->global_block_rsv);
3133                 if (ret)
3134                         goto out_put;
3135
3136                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
3137                 if (ret)
3138                         goto out_put;
3139         }
3140
3141         spin_lock(&block_group->lock);
3142         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
3143             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
3144                 /*
3145                  * don't bother trying to write stuff out _if_
3146                  * a) we're not cached,
3147                  * b) we're with nospace_cache mount option,
3148                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
3149                  */
3150                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
3151                 spin_unlock(&block_group->lock);
3152                 goto out_put;
3153         }
3154         spin_unlock(&block_group->lock);
3155
3156         /*
3157          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
3158          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
3159          */
3160         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
3161                 ret = -ENOSPC;
3162                 goto out_put;
3163         }
3164
3165         /*
3166          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
3167          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
3168          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
3169          * cache.
3170          */
3171         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
3172         if (!cache_size)
3173                 cache_size = 1;
3174
3175         cache_size *= 16;
3176         cache_size *= fs_info->sectorsize;
3177
3178         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
3179                                           cache_size, false);
3180         if (ret)
3181                 goto out_put;
3182
3183         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
3184                                               cache_size, cache_size,
3185                                               &alloc_hint);
3186         /*
3187          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
3188          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
3189          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
3190          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
3191          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
3192          * space the next time around.
3193          */
3194         if (!ret)
3195                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3196         else if (ret == -ENOSPC)
3197                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
3198
3199 out_put:
3200         iput(inode);
3201 out_free:
3202         btrfs_release_path(path);
3203 out:
3204         spin_lock(&block_group->lock);
3205         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
3206                 block_group->cache_generation = trans->transid;
3207         block_group->disk_cache_state = dcs;
3208         spin_unlock(&block_group->lock);
3209
3210         extent_changeset_free(data_reserved);
3211         return ret;
3212 }
3213
3214 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
3215 {
3216         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3217         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
3218         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3219         struct btrfs_path *path;
3220
3221         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
3222             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3223                 return 0;
3224
3225         path = btrfs_alloc_path();
3226         if (!path)
3227                 return -ENOMEM;
3228
3229         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
3230         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
3231                                  dirty_list) {
3232                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
3233                         cache_save_setup(cache, trans, path);
3234         }
3235
3236         btrfs_free_path(path);
3237         return 0;
3238 }
3239
3240 /*
3241  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
3242  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
3243  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
3244  * lot of latency into the commit.
3245  *
3246  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
3247  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
3248  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
3249  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
3250  * join the commit.
3251  */
3252 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3253 {
3254         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3255         struct btrfs_block_group *cache;
3256         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3257         int ret = 0;
3258         int should_put;
3259         struct btrfs_path *path = NULL;
3260         LIST_HEAD(dirty);
3261         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3262         int loops = 0;
3263
3264         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3265         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3266                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3267                 return 0;
3268         }
3269         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3270         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3271
3272 again:
3273         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
3274         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
3275
3276         if (!path) {
3277                 path = btrfs_alloc_path();
3278                 if (!path) {
3279                         ret = -ENOMEM;
3280                         goto out;
3281                 }
3282         }
3283
3284         /*
3285          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
3286          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
3287          * writing out the cache
3288          */
3289         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3290         while (!list_empty(&dirty)) {
3291                 bool drop_reserve = true;
3292
3293                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
3294                                          dirty_list);
3295                 /*
3296                  * This can happen if something re-dirties a block group that
3297                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
3298                  * it all again
3299                  */
3300                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3301                         list_del_init(&cache->io_list);
3302                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3303                         btrfs_put_block_group(cache);
3304                 }
3305
3306
3307                 /*
3308                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3309                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3310                  * we wait.
3311                  *
3312                  * Since we're not running in the commit critical section
3313                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3314                  */
3315                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3316                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3317                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3318
3319                 should_put = 1;
3320
3321                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3322
3323                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3324                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3325                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3326                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3327                                 should_put = 0;
3328
3329                                 /*
3330                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3331                                  * io_list, also refer to the definition of
3332                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3333                                  */
3334                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3335                         } else {
3336                                 /*
3337                                  * If we failed to write the cache, the
3338                                  * generation will be bad and life goes on
3339                                  */
3340                                 ret = 0;
3341                         }
3342                 }
3343                 if (!ret) {
3344                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3345                         /*
3346                          * Our block group might still be attached to the list
3347                          * of new block groups in the transaction handle of some
3348                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3349                          * means its block group item isn't yet in the extent
3350                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3351                          * try again later in the critical section of the
3352                          * transaction commit.
3353                          */
3354                         if (ret == -ENOENT) {
3355                                 ret = 0;
3356                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3357                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3358                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3359                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3360                                         btrfs_get_block_group(cache);
3361                                         drop_reserve = false;
3362                                 }
3363                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3364                         } else if (ret) {
3365                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3366                         }
3367                 }
3368
3369                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3370                 if (should_put)
3371                         btrfs_put_block_group(cache);
3372                 if (drop_reserve)
3373                         btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1, 0);
3374                 /*
3375                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3376                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3377                  * removed.
3378                  */
3379                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3380                 if (ret)
3381                         goto out;
3382                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3383         }
3384         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3385
3386         /*
3387          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3388          * and then loop back (just once)
3389          */
3390         if (!ret)
3391                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3392         if (!ret && loops == 0) {
3393                 loops++;
3394                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3395                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3396                 /*
3397                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3398                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3399                  */
3400                 if (!list_empty(&dirty)) {
3401                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3402                         goto again;
3403                 }
3404                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3405         }
3406 out:
3407         if (ret < 0) {
3408                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3409                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3410                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3411                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3412         }
3413
3414         btrfs_free_path(path);
3415         return ret;
3416 }
3417
3418 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3419 {
3420         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3421         struct btrfs_block_group *cache;
3422         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3423         int ret = 0;
3424         int should_put;
3425         struct btrfs_path *path;
3426         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3427
3428         path = btrfs_alloc_path();
3429         if (!path)
3430                 return -ENOMEM;
3431
3432         /*
3433          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3434          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3435          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3436          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3437          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3438          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3439          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3440          * caches is triggered by an earlier call to
3441          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3442          * loop.
3443          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3444          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3445          * in one shot.
3446          */
3447         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3448         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3449                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3450                                          struct btrfs_block_group,
3451                                          dirty_list);
3452
3453                 /*
3454                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3455                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3456                  * then do it all again
3457                  */
3458                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3459                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3460                         list_del_init(&cache->io_list);
3461                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3462                         btrfs_put_block_group(cache);
3463                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3464                 }
3465
3466                 /*
3467                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3468                  * any pending IO
3469                  */
3470                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3471                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3472                 should_put = 1;
3473
3474                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3475
3476                 if (!ret)
3477                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, U64_MAX);
3478
3479                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3480                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3481                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3482                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3483                                 should_put = 0;
3484                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3485                         } else {
3486                                 /*
3487                                  * If we failed to write the cache, the
3488                                  * generation will be bad and life goes on
3489                                  */
3490                                 ret = 0;
3491                         }
3492                 }
3493                 if (!ret) {
3494                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3495                         /*
3496                          * One of the free space endio workers might have
3497                          * created a new block group while updating a free space
3498                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3499                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3500                          * which case the new block group is still attached to
3501                          * its transaction handle and its creation has not
3502                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3503                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3504                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3505                          * very rare case so no need for a more efficient and
3506                          * complex approach.
3507                          */
3508                         if (ret == -ENOENT) {
3509                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3510                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3511                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3512                         }
3513                         if (ret)
3514                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3515                 }
3516
3517                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3518                 if (should_put)
3519                         btrfs_put_block_group(cache);
3520                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1, 0);
3521                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3522         }
3523         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3524
3525         /*
3526          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3527          * to use it without any locking
3528          */
3529         while (!list_empty(io)) {
3530                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3531                                          io_list);
3532                 list_del_init(&cache->io_list);
3533                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3534                 btrfs_put_block_group(cache);
3535         }
3536
3537         btrfs_free_path(path);
3538         return ret;
3539 }
3540
3541 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3542                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3543 {
3544         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3545         struct btrfs_block_group *cache = NULL;
3546         u64 total = num_bytes;
3547         u64 old_val;
3548         u64 byte_in_group;
3549         int factor;
3550         int ret = 0;
3551
3552         /* Block accounting for super block */
3553         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3554         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3555         if (alloc)
3556                 old_val += num_bytes;
3557         else
3558                 old_val -= num_bytes;
3559         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3560         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3561
3562         while (total) {
3563                 struct btrfs_space_info *space_info;
3564                 bool reclaim = false;
3565
3566                 cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3567                 if (!cache) {
3568                         ret = -ENOENT;
3569                         break;
3570                 }
3571                 space_info = cache->space_info;
3572                 factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3573
3574                 /*
3575                  * If this block group has free space cache written out, we
3576                  * need to make sure to load it if we are removing space.  This
3577                  * is because we need the unpinning stage to actually add the
3578                  * space back to the block group, otherwise we will leak space.
3579                  */
3580                 if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3581                         btrfs_cache_block_group(cache, true);
3582
3583                 byte_in_group = bytenr - cache->start;
3584                 WARN_ON(byte_in_group > cache->length);
3585
3586                 spin_lock(&space_info->lock);
3587                 spin_lock(&cache->lock);
3588
3589                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3590                     cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3591                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3592
3593                 old_val = cache->used;
3594                 num_bytes = min(total, cache->length - byte_in_group);
3595                 if (alloc) {
3596                         old_val += num_bytes;
3597                         cache->used = old_val;
3598                         cache->reserved -= num_bytes;
3599                         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3600                         space_info->bytes_used += num_bytes;
3601                         space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3602                         spin_unlock(&cache->lock);
3603                         spin_unlock(&space_info->lock);
3604                 } else {
3605                         old_val -= num_bytes;
3606                         cache->used = old_val;
3607                         cache->pinned += num_bytes;
3608                         btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info, space_info,
3609                                                              num_bytes);
3610                         space_info->bytes_used -= num_bytes;
3611                         space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3612
3613                         reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3614
3615                         spin_unlock(&cache->lock);
3616                         spin_unlock(&space_info->lock);
3617
3618                         set_extent_bit(&trans->transaction->pinned_extents,
3619                                        bytenr, bytenr + num_bytes - 1,
3620                                        EXTENT_DIRTY, NULL);
3621                 }
3622
3623                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3624                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3625                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3626                                       &trans->transaction->dirty_bgs);
3627                         trans->delayed_ref_updates++;
3628                         btrfs_get_block_group(cache);
3629                 }
3630                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3631
3632                 /*
3633                  * No longer have used bytes in this block group, queue it for
3634                  * deletion. We do this after adding the block group to the
3635                  * dirty list to avoid races between cleaner kthread and space
3636                  * cache writeout.
3637                  */
3638                 if (!alloc && old_val == 0) {
3639                         if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3640                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
3641                 } else if (!alloc && reclaim) {
3642                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3643                 }
3644
3645                 btrfs_put_block_group(cache);
3646                 total -= num_bytes;
3647                 bytenr += num_bytes;
3648         }
3649
3650         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3651         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
3652         return ret;
3653 }
3654
3655 /*
3656  * Update the block_group and space info counters.
3657  *
3658  * @cache:      The cache we are manipulating
3659  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3660  *              @num_bytes except for the compress path.
3661  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3662  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3663  *
3664  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3665  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3666  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3667  */
3668 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3669                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc,
3670                              bool force_wrong_size_class)
3671 {
3672         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3673         enum btrfs_block_group_size_class size_class;
3674         int ret = 0;
3675
3676         spin_lock(&space_info->lock);
3677         spin_lock(&cache->lock);
3678         if (cache->ro) {
3679                 ret = -EAGAIN;
3680                 goto out;
3681         }
3682
3683         if (btrfs_block_group_should_use_size_class(cache)) {
3684                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(num_bytes);
3685                 ret = btrfs_use_block_group_size_class(cache, size_class, force_wrong_size_class);
3686                 if (ret)
3687                         goto out;
3688         }
3689         cache->reserved += num_bytes;
3690         space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3691         trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3692                                       space_info->flags, num_bytes, 1);
3693         btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3694                                               space_info, -ram_bytes);
3695         if (delalloc)
3696                 cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3697
3698         /*
3699          * Compression can use less space than we reserved, so wake tickets if
3700          * that happens.
3701          */
3702         if (num_bytes < ram_bytes)
3703                 btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3704 out:
3705         spin_unlock(&cache->lock);
3706         spin_unlock(&space_info->lock);
3707         return ret;
3708 }
3709
3710 /*
3711  * Update the block_group and space info counters.
3712  *
3713  * @cache:      The cache we are manipulating
3714  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3715  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3716  *
3717  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3718  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3719  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3720  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3721  */
3722 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3723                                u64 num_bytes, int delalloc)
3724 {
3725         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3726
3727         spin_lock(&space_info->lock);
3728         spin_lock(&cache->lock);
3729         if (cache->ro)
3730                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3731         cache->reserved -= num_bytes;
3732         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3733         space_info->max_extent_size = 0;
3734
3735         if (delalloc)
3736                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3737         spin_unlock(&cache->lock);
3738
3739         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3740         spin_unlock(&space_info->lock);
3741 }
3742
3743 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3744 {
3745         struct list_head *head = &info->space_info;
3746         struct btrfs_space_info *found;
3747
3748         list_for_each_entry(found, head, list) {
3749                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3750                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3751         }
3752 }
3753
3754 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3755                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3756 {
3757         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3758         u64 thresh;
3759
3760         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3761                 return 1;
3762
3763         /*
3764          * in limited mode, we want to have some free space up to
3765          * about 1% of the FS size.
3766          */
3767         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3768                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3769                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, mult_perc(thresh, 1));
3770
3771                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3772                         return 1;
3773         }
3774
3775         if (bytes_used + SZ_2M < mult_perc(sinfo->total_bytes, 80))
3776                 return 0;
3777         return 1;
3778 }
3779
3780 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3781 {
3782         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3783
3784         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3785 }
3786
3787 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3788 {
3789         struct btrfs_block_group *bg;
3790         int ret;
3791
3792         /*
3793          * Check if we have enough space in the system space info because we
3794          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3795          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3796          * system block group if needed.
3797          */
3798         check_system_chunk(trans, flags);
3799
3800         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3801         if (IS_ERR(bg)) {
3802                 ret = PTR_ERR(bg);
3803                 goto out;
3804         }
3805
3806         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3807         /*
3808          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3809          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3810          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3811          *
3812          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3813          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3814          *    for extent allocation.
3815          *
3816          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3817          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3818          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3819          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3820          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3821          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3822          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3823          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3824          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3825          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3826          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3827          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3828          *    we were not mounted in degraded mode;
3829          *
3830          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3831          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3832          *    above. However right after we called it, the only system block group
3833          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3834          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3835          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3836          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3837          *
3838          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3839          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3840          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3841          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3842          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3843          *    then adds back the entry to the block group cache).
3844          */
3845         if (ret == -ENOSPC) {
3846                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3847                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3848
3849                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3850                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3851                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3852                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3853                         goto out;
3854                 }
3855
3856                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3857                 if (ret) {
3858                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3859                         goto out;
3860                 }
3861
3862                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3863                 if (ret) {
3864                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3865                         goto out;
3866                 }
3867         } else if (ret) {
3868                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3869                 goto out;
3870         }
3871 out:
3872         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3873
3874         if (ret)
3875                 return ERR_PTR(ret);
3876
3877         btrfs_get_block_group(bg);
3878         return bg;
3879 }
3880
3881 /*
3882  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3883  *
3884  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3885  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3886  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3887  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3888  *
3889  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3890  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3891  *    btree.
3892  *
3893  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3894  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3895  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3896  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3897  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3898  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3899  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3900  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3901  *
3902  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3903  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3904  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3905  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3906  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3907  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3908  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3909  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3910  *
3911  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3912  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3913  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3914  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3915  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3916  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3917  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3918  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3919  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3920  *    the RAID1 filesystem);
3921  *
3922  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3923  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3924  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3925  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3926  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3927  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3928  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3929  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3930  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3931  *    tree extent buffers;
3932  *
3933  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3934  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3935  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3936  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3937  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3938  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3939  *    block group).
3940  *
3941  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3942  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3943  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3944  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3945  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3946  *
3947  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3948  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3949  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3950  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3951  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3952  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3953  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3954  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3955  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3956  *
3957  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3958  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3959  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3960  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3961  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3962  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3963  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3964  * See the comment below for more details.
3965  *
3966  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3967  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3968  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3969  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3970  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3971  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3972  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3973  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3974  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3975  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3976  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3977  *
3978  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3979  *
3980  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3981  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3982  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3983  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3984  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3985  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3986  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3987  */
3988 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3989                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3990 {
3991         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3992         struct btrfs_space_info *space_info;
3993         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3994         bool wait_for_alloc = false;
3995         bool should_alloc = false;
3996         bool from_extent_allocation = false;
3997         int ret = 0;
3998
3999         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
4000                 from_extent_allocation = true;
4001                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
4002         }
4003
4004         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
4005         if (trans->allocating_chunk)
4006                 return -ENOSPC;
4007         /*
4008          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
4009          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
4010          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
4011          *
4012          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
4013          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
4014          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
4015          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
4016          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
4017          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
4018          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
4019          * in order to add the chunk item or update a device item.
4020          *
4021          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
4022          * before updating the chunk btree, by calling either
4023          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
4024          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
4025          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
4026          * The task will have to either retry or fail.
4027          */
4028         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
4029                 return -ENOSPC;
4030
4031         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
4032         ASSERT(space_info);
4033
4034         do {
4035                 spin_lock(&space_info->lock);
4036                 if (force < space_info->force_alloc)
4037                         force = space_info->force_alloc;
4038                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
4039                 if (space_info->full) {
4040                         /* No more free physical space */
4041                         if (should_alloc)
4042                                 ret = -ENOSPC;
4043                         else
4044                                 ret = 0;
4045                         spin_unlock(&space_info->lock);
4046                         return ret;
4047                 } else if (!should_alloc) {
4048                         spin_unlock(&space_info->lock);
4049                         return 0;
4050                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
4051                         /*
4052                          * Someone is already allocating, so we need to block
4053                          * until this someone is finished and then loop to
4054                          * recheck if we should continue with our allocation
4055                          * attempt.
4056                          */
4057                         wait_for_alloc = true;
4058                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4059                         spin_unlock(&space_info->lock);
4060                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4061                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4062                 } else {
4063                         /* Proceed with allocation */
4064                         space_info->chunk_alloc = 1;
4065                         wait_for_alloc = false;
4066                         spin_unlock(&space_info->lock);
4067                 }
4068
4069                 cond_resched();
4070         } while (wait_for_alloc);
4071
4072         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4073         trans->allocating_chunk = true;
4074
4075         /*
4076          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
4077          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
4078          */
4079         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
4080                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
4081
4082         /*
4083          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
4084          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
4085          * FS as well.
4086          */
4087         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
4088                 fs_info->data_chunk_allocations++;
4089                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
4090                       fs_info->metadata_ratio))
4091                         force_metadata_allocation(fs_info);
4092         }
4093
4094         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
4095         trans->allocating_chunk = false;
4096
4097         if (IS_ERR(ret_bg)) {
4098                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
4099         } else if (from_extent_allocation && (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)) {
4100                 /*
4101                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
4102                  * it now. Failure is OK for now.
4103                  */
4104                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
4105         }
4106
4107         if (!ret)
4108                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
4109
4110         spin_lock(&space_info->lock);
4111         if (ret < 0) {
4112                 if (ret == -ENOSPC)
4113                         space_info->full = 1;
4114                 else
4115                         goto out;
4116         } else {
4117                 ret = 1;
4118                 space_info->max_extent_size = 0;
4119         }
4120
4121         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4122 out:
4123         space_info->chunk_alloc = 0;
4124         spin_unlock(&space_info->lock);
4125         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4126
4127         return ret;
4128 }
4129
4130 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
4131 {
4132         u64 num_dev;
4133
4134         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
4135         if (!num_dev)
4136                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4137
4138         return num_dev;
4139 }
4140
4141 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
4142                                 u64 bytes,
4143                                 u64 type)
4144 {
4145         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4146         struct btrfs_space_info *info;
4147         u64 left;
4148         int ret = 0;
4149
4150         /*
4151          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
4152          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
4153          */
4154         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
4155
4156         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4157         spin_lock(&info->lock);
4158         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
4159         spin_unlock(&info->lock);
4160
4161         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
4162                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
4163                            left, bytes, type);
4164                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
4165         }
4166
4167         if (left < bytes) {
4168                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
4169                 struct btrfs_block_group *bg;
4170
4171                 /*
4172                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
4173                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
4174                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
4175                  * or created in the current transaction for example).
4176                  */
4177                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
4178                 if (IS_ERR(bg)) {
4179                         ret = PTR_ERR(bg);
4180                 } else {
4181                         /*
4182                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
4183                          * zoned filesystem.
4184                          */
4185                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
4186                         if (ret < 0)
4187                                 return;
4188
4189                         /*
4190                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
4191                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
4192                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
4193                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
4194                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
4195                          * block group we just created was just turned into RO
4196                          * mode by a scrub for example, or a running discard
4197                          * temporarily removed its free space entries, etc.
4198                          */
4199                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
4200                 }
4201         }
4202
4203         if (!ret) {
4204                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
4205                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
4206                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
4207                 if (!ret)
4208                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
4209         }
4210 }
4211
4212 /*
4213  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
4214  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
4215  */
4216 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
4217 {
4218         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4219         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
4220         u64 bytes;
4221
4222         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
4223         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
4224                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4225
4226         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
4227 }
4228
4229 /*
4230  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
4231  * chunk btree.
4232  *
4233  * @trans:              A transaction handle.
4234  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
4235  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
4236  *                      of an existing item.
4237  *
4238  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
4239  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
4240  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
4241  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
4242  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
4243  *
4244  */
4245 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
4246                                   bool is_item_insertion)
4247 {
4248         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4249         u64 bytes;
4250
4251         if (is_item_insertion)
4252                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4253         else
4254                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
4255
4256         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4257         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4258         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4259 }
4260
4261 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
4262 {
4263         struct btrfs_block_group *block_group;
4264
4265         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
4266         while (block_group) {
4267                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
4268                 spin_lock(&block_group->lock);
4269                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
4270                                        &block_group->runtime_flags)) {
4271                         struct inode *inode = block_group->inode;
4272
4273                         block_group->inode = NULL;
4274                         spin_unlock(&block_group->lock);
4275
4276                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
4277                         iput(inode);
4278                 } else {
4279                         spin_unlock(&block_group->lock);
4280                 }
4281                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
4282         }
4283 }
4284
4285 /*
4286  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
4287  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
4288  * freed the block groups before stopping them.
4289  */
4290 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
4291 {
4292         struct btrfs_block_group *block_group;
4293         struct btrfs_space_info *space_info;
4294         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4295         struct rb_node *n;
4296
4297         if (btrfs_is_zoned(info)) {
4298                 if (info->active_meta_bg) {
4299                         btrfs_put_block_group(info->active_meta_bg);
4300                         info->active_meta_bg = NULL;
4301                 }
4302                 if (info->active_system_bg) {
4303                         btrfs_put_block_group(info->active_system_bg);
4304                         info->active_system_bg = NULL;
4305                 }
4306         }
4307
4308         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4309         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4310                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4311                                          struct btrfs_caching_control, list);
4312                 list_del(&caching_ctl->list);
4313                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4314         }
4315         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4316
4317         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4318         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4319                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4320                                                struct btrfs_block_group,
4321                                                bg_list);
4322                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4323                 btrfs_put_block_group(block_group);
4324         }
4325
4326         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4327                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4328                                                struct btrfs_block_group,
4329                                                bg_list);
4330                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4331                 btrfs_put_block_group(block_group);
4332         }
4333         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4334
4335         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4336         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4337                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4338                                                struct btrfs_block_group,
4339                                                active_bg_list);
4340                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4341                 btrfs_put_block_group(block_group);
4342         }
4343         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4344
4345         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4346         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4347                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4348                                        cache_node);
4349                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4350                                 &info->block_group_cache_tree);
4351                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4352                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4353
4354                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4355                 list_del(&block_group->list);
4356                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4357
4358                 /*
4359                  * We haven't cached this block group, which means we could
4360                  * possibly have excluded extents on this block group.
4361                  */
4362                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4363                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4364                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4365
4366                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4367                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4368                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4369                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4370                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4371                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4372                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4373                 btrfs_put_block_group(block_group);
4374
4375                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4376         }
4377         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4378
4379         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4380
4381         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4382                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4383                                         struct btrfs_space_info,
4384                                         list);
4385
4386                 /*
4387                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4388                  * important and indicates a real bug if this happens.
4389                  */
4390                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4391                             space_info->bytes_may_use > 0))
4392                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4393
4394                 /*
4395                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4396                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4397                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4398                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4399                  * that case.
4400                  */
4401                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4402                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4403                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4404                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4405                 }
4406
4407                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4408                 list_del(&space_info->list);
4409                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4410         }
4411         return 0;
4412 }
4413
4414 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4415 {
4416         atomic_inc(&cache->frozen);
4417 }
4418
4419 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4420 {
4421         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4422         struct extent_map_tree *em_tree;
4423         struct extent_map *em;
4424         bool cleanup;
4425
4426         spin_lock(&block_group->lock);
4427         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4428                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4429         spin_unlock(&block_group->lock);
4430
4431         if (cleanup) {
4432                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
4433                 write_lock(&em_tree->lock);
4434                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, block_group->start,
4435                                            1);
4436                 BUG_ON(!em); /* logic error, can't happen */
4437                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
4438                 write_unlock(&em_tree->lock);
4439
4440                 /* once for us and once for the tree */
4441                 free_extent_map(em);
4442                 free_extent_map(em);
4443
4444                 /*
4445                  * We may have left one free space entry and other possible
4446                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4447                  * Free them if any.
4448                  */
4449                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4450         }
4451 }
4452
4453 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4454 {
4455         bool ret = true;
4456
4457         spin_lock(&bg->lock);
4458         if (bg->ro)
4459                 ret = false;
4460         else
4461                 bg->swap_extents++;
4462         spin_unlock(&bg->lock);
4463
4464         return ret;
4465 }
4466
4467 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4468 {
4469         spin_lock(&bg->lock);
4470         ASSERT(!bg->ro);
4471         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4472         bg->swap_extents -= amount;
4473         spin_unlock(&bg->lock);
4474 }
4475
4476 enum btrfs_block_group_size_class btrfs_calc_block_group_size_class(u64 size)
4477 {
4478         if (size <= SZ_128K)
4479                 return BTRFS_BG_SZ_SMALL;
4480         if (size <= SZ_8M)
4481                 return BTRFS_BG_SZ_MEDIUM;
4482         return BTRFS_BG_SZ_LARGE;
4483 }
4484
4485 /*
4486  * Handle a block group allocating an extent in a size class
4487  *
4488  * @bg:                         The block group we allocated in.
4489  * @size_class:                 The size class of the allocation.
4490  * @force_wrong_size_class:     Whether we are desperate enough to allow
4491  *                              mismatched size classes.
4492  *
4493  * Returns: 0 if the size class was valid for this block_group, -EAGAIN in the
4494  * case of a race that leads to the wrong size class without
4495  * force_wrong_size_class set.
4496  *
4497  * find_free_extent will skip block groups with a mismatched size class until
4498  * it really needs to avoid ENOSPC. In that case it will set
4499  * force_wrong_size_class. However, if a block group is newly allocated and
4500  * doesn't yet have a size class, then it is possible for two allocations of
4501  * different sizes to race and both try to use it. The loser is caught here and
4502  * has to retry.
4503  */
4504 int btrfs_use_block_group_size_class(struct btrfs_block_group *bg,
4505                                      enum btrfs_block_group_size_class size_class,
4506                                      bool force_wrong_size_class)
4507 {
4508         ASSERT(size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE);
4509
4510         /* The new allocation is in the right size class, do nothing */
4511         if (bg->size_class == size_class)
4512                 return 0;
4513         /*
4514          * The new allocation is in a mismatched size class.
4515          * This means one of two things:
4516          *
4517          * 1. Two tasks in find_free_extent for different size_classes raced
4518          *    and hit the same empty block_group. Make the loser try again.
4519          * 2. A call to find_free_extent got desperate enough to set
4520          *    'force_wrong_slab'. Don't change the size_class, but allow the
4521          *    allocation.
4522          */
4523         if (bg->size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
4524                 if (force_wrong_size_class)
4525                         return 0;
4526                 return -EAGAIN;
4527         }
4528         /*
4529          * The happy new block group case: the new allocation is the first
4530          * one in the block_group so we set size_class.
4531          */
4532         bg->size_class = size_class;
4533
4534         return 0;
4535 }
4536
4537 bool btrfs_block_group_should_use_size_class(struct btrfs_block_group *bg)
4538 {
4539         if (btrfs_is_zoned(bg->fs_info))
4540                 return false;
4541         if (!btrfs_is_block_group_data_only(bg))
4542                 return false;
4543         return true;
4544 }