Merge tag 'i3c/for-6.8' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/i3c/linux
[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                 btrfs_free_chunk_map(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);
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                              struct btrfs_chunk_map *map)
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_map;
1063         bool remove_rsv = false;
1064
1065         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->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 chunk 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_map = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1272         spin_unlock(&block_group->lock);
1273
1274         if (remove_map)
1275                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
1276
1277 out:
1278         /* Once for the lookup reference */
1279         btrfs_put_block_group(block_group);
1280         if (remove_rsv)
1281                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
1282         btrfs_free_path(path);
1283         return ret;
1284 }
1285
1286 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1287                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1288 {
1289         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1290         struct btrfs_chunk_map *map;
1291         unsigned int num_items;
1292
1293         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
1294         ASSERT(map != NULL);
1295         ASSERT(map->start == chunk_offset);
1296
1297         /*
1298          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1299          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1300          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1301          *
1302          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1303          * of tree roots).
1304          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1305          * tree).
1306          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1307          * roots).
1308          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1309          * stripe (located in the device tree).
1310          *
1311          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1312          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1313          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1314          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1315          */
1316         num_items = 3 + map->num_stripes;
1317         btrfs_free_chunk_map(map);
1318
1319         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1324  * group @cache.
1325  *
1326  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1327  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1328  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1329  * without checking free space.
1330  *
1331  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1332  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1333  * not this function.
1334  */
1335 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1336 {
1337         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1338         u64 num_bytes;
1339         int ret = -ENOSPC;
1340
1341         spin_lock(&sinfo->lock);
1342         spin_lock(&cache->lock);
1343
1344         if (cache->swap_extents) {
1345                 ret = -ETXTBSY;
1346                 goto out;
1347         }
1348
1349         if (cache->ro) {
1350                 cache->ro++;
1351                 ret = 0;
1352                 goto out;
1353         }
1354
1355         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1356                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1357
1358         /*
1359          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1360          * check of left over space in how much we have allocated.
1361          */
1362         if (force) {
1363                 ret = 0;
1364         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1365                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1366
1367                 /*
1368                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1369                  * free space as buffer.
1370                  */
1371                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1372                         ret = 0;
1373         } else {
1374                 /*
1375                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1376                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1377                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1378                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1379                  */
1380                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1381                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1382                         ret = 0;
1383         }
1384
1385         if (!ret) {
1386                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1387                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1388                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1389                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1390                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1391                         cache->zone_unusable = 0;
1392                 }
1393                 cache->ro++;
1394                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1395         }
1396 out:
1397         spin_unlock(&cache->lock);
1398         spin_unlock(&sinfo->lock);
1399         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1400                 btrfs_info(cache->fs_info,
1401                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1402                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1403         }
1404         return ret;
1405 }
1406
1407 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1408                                  struct btrfs_block_group *bg)
1409 {
1410         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1411         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1412         const u64 start = bg->start;
1413         const u64 end = start + bg->length - 1;
1414         int ret;
1415
1416         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1417         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1418                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1419                                              struct btrfs_transaction, list);
1420                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1421         }
1422         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1423
1424         /*
1425          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1426          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1427          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1428          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1429          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1430          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1431          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1432          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1433          */
1434         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1435         if (prev_trans) {
1436                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1437                                         EXTENT_DIRTY);
1438                 if (ret)
1439                         goto out;
1440         }
1441
1442         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1443                                 EXTENT_DIRTY);
1444 out:
1445         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1446         if (prev_trans)
1447                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1448
1449         return ret == 0;
1450 }
1451
1452 /*
1453  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1454  * space inside of them.
1455  */
1456 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1457 {
1458         struct btrfs_block_group *block_group;
1459         struct btrfs_space_info *space_info;
1460         struct btrfs_trans_handle *trans;
1461         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1462         int ret = 0;
1463
1464         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1465                 return;
1466
1467         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1468                 return;
1469
1470         /*
1471          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1472          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1473          */
1474         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1475                 return;
1476
1477         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1478         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1479                 int trimming;
1480
1481                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1482                                                struct btrfs_block_group,
1483                                                bg_list);
1484                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1485
1486                 space_info = block_group->space_info;
1487
1488                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1489                         btrfs_put_block_group(block_group);
1490                         continue;
1491                 }
1492                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1493
1494                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1495
1496                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1497                 down_write(&space_info->groups_sem);
1498
1499                 /*
1500                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1501                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1502                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1503                  */
1504                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1505                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1506                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1507                         up_write(&space_info->groups_sem);
1508                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1509                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1510                                                  block_group);
1511                         goto next;
1512                 }
1513
1514                 spin_lock(&block_group->lock);
1515                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1516                     block_group->used || block_group->ro ||
1517                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1518                         /*
1519                          * We want to bail if we made new allocations or have
1520                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1521                          * the ro check in case balance is currently acting on
1522                          * this block group.
1523                          */
1524                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1525                         spin_unlock(&block_group->lock);
1526                         up_write(&space_info->groups_sem);
1527                         goto next;
1528                 }
1529                 spin_unlock(&block_group->lock);
1530
1531                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1532                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1533                 up_write(&space_info->groups_sem);
1534                 if (ret < 0) {
1535                         ret = 0;
1536                         goto next;
1537                 }
1538
1539                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1540                 if (ret < 0) {
1541                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1542                         if (ret == -EAGAIN)
1543                                 ret = 0;
1544                         goto next;
1545                 }
1546
1547                 /*
1548                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1549                  * properly if we fail to join the transaction.
1550                  */
1551                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1552                                                      block_group->start);
1553                 if (IS_ERR(trans)) {
1554                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1555                         ret = PTR_ERR(trans);
1556                         goto next;
1557                 }
1558
1559                 /*
1560                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1561                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1562                  */
1563                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1564                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1565                         goto end_trans;
1566                 }
1567
1568                 /*
1569                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1570                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1571                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1572                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1573                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1574                  */
1575                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1576                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1577                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1578                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1579                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1580                                                  block_group);
1581                         goto end_trans;
1582                 }
1583                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1584
1585                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1586                 spin_lock(&space_info->lock);
1587                 spin_lock(&block_group->lock);
1588
1589                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1590                                                      -block_group->pinned);
1591                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1592                 block_group->pinned = 0;
1593
1594                 spin_unlock(&block_group->lock);
1595                 spin_unlock(&space_info->lock);
1596
1597                 /*
1598                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1599                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1600                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1601                  * before coming down the unused block group path as trimming
1602                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1603                  */
1604                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1605                         goto flip_async;
1606
1607                 /*
1608                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1609                  * need to reset sequential-required zones.
1610                  */
1611                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1612                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1613
1614                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1615                 if (trimming)
1616                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1617
1618                 /*
1619                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1620                  * horribly wrong.
1621                  */
1622                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1623
1624                 if (ret) {
1625                         if (trimming)
1626                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1627                         goto end_trans;
1628                 }
1629
1630                 /*
1631                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1632                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1633                  * until transaction commit to do the actual discard.
1634                  */
1635                 if (trimming) {
1636                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1637                         /*
1638                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1639                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1640                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1641                          */
1642                         list_move(&block_group->bg_list,
1643                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1644                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1645                         btrfs_get_block_group(block_group);
1646                 }
1647 end_trans:
1648                 btrfs_end_transaction(trans);
1649 next:
1650                 btrfs_put_block_group(block_group);
1651                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1652         }
1653         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1654         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1655         return;
1656
1657 flip_async:
1658         btrfs_end_transaction(trans);
1659         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1660         btrfs_put_block_group(block_group);
1661         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1662 }
1663
1664 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1665 {
1666         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1667
1668         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1669         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1670                 btrfs_get_block_group(bg);
1671                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1672                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1673         } else if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &bg->runtime_flags)) {
1674                 /* Pull out the block group from the reclaim_bgs list. */
1675                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1676                 list_move_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1677         }
1678         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1679 }
1680
1681 /*
1682  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1683  * of the list, so they will get reclaimed first.
1684  */
1685 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1686                            const struct list_head *b)
1687 {
1688         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1689
1690         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1691         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1692
1693         return bg1->used > bg2->used;
1694 }
1695
1696 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1697 {
1698         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1699                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1700         return true;
1701 }
1702
1703 static bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg, u64 bytes_freed)
1704 {
1705         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
1706         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
1707         const u64 new_val = bg->used;
1708         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
1709         u64 thresh;
1710
1711         if (reclaim_thresh == 0)
1712                 return false;
1713
1714         thresh = mult_perc(bg->length, reclaim_thresh);
1715
1716         /*
1717          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
1718          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
1719          */
1720         if (old_val < thresh)
1721                 return false;
1722         if (new_val >= thresh)
1723                 return false;
1724         return true;
1725 }
1726
1727 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1728 {
1729         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1730                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1731         struct btrfs_block_group *bg;
1732         struct btrfs_space_info *space_info;
1733
1734         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1735                 return;
1736
1737         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1738                 return;
1739
1740         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1741                 return;
1742
1743         sb_start_write(fs_info->sb);
1744
1745         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1746                 sb_end_write(fs_info->sb);
1747                 return;
1748         }
1749
1750         /*
1751          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1752          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1753          */
1754         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1755                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1756                 sb_end_write(fs_info->sb);
1757                 return;
1758         }
1759
1760         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1761         /*
1762          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1763          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1764          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1765          */
1766         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1767         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1768                 u64 zone_unusable;
1769                 int ret = 0;
1770
1771                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1772                                       struct btrfs_block_group,
1773                                       bg_list);
1774                 list_del_init(&bg->bg_list);
1775
1776                 space_info = bg->space_info;
1777                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1778
1779                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1780                 down_write(&space_info->groups_sem);
1781
1782                 spin_lock(&bg->lock);
1783                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1784                         /*
1785                          * We want to bail if we made new allocations or have
1786                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1787                          * the ro check in case balance is currently acting on
1788                          * this block group.
1789                          */
1790                         spin_unlock(&bg->lock);
1791                         up_write(&space_info->groups_sem);
1792                         goto next;
1793                 }
1794                 if (bg->used == 0) {
1795                         /*
1796                          * It is possible that we trigger relocation on a block
1797                          * group as its extents are deleted and it first goes
1798                          * below the threshold, then shortly after goes empty.
1799                          *
1800                          * In this case, relocating it does delete it, but has
1801                          * some overhead in relocation specific metadata, looking
1802                          * for the non-existent extents and running some extra
1803                          * transactions, which we can avoid by using one of the
1804                          * other mechanisms for dealing with empty block groups.
1805                          */
1806                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1807                                 btrfs_mark_bg_unused(bg);
1808                         spin_unlock(&bg->lock);
1809                         up_write(&space_info->groups_sem);
1810                         goto next;
1811
1812                 }
1813                 /*
1814                  * The block group might no longer meet the reclaim condition by
1815                  * the time we get around to reclaiming it, so to avoid
1816                  * reclaiming overly full block_groups, skip reclaiming them.
1817                  *
1818                  * Since the decision making process also depends on the amount
1819                  * being freed, pass in a fake giant value to skip that extra
1820                  * check, which is more meaningful when adding to the list in
1821                  * the first place.
1822                  */
1823                 if (!should_reclaim_block_group(bg, bg->length)) {
1824                         spin_unlock(&bg->lock);
1825                         up_write(&space_info->groups_sem);
1826                         goto next;
1827                 }
1828                 spin_unlock(&bg->lock);
1829
1830                 /*
1831                  * Get out fast, in case we're read-only or unmounting the
1832                  * filesystem. It is OK to drop block groups from the list even
1833                  * for the read-only case. As we did sb_start_write(),
1834                  * "mount -o remount,ro" won't happen and read-only filesystem
1835                  * means it is forced read-only due to a fatal error. So, it
1836                  * never gets back to read-write to let us reclaim again.
1837                  */
1838                 if (btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info)) {
1839                         up_write(&space_info->groups_sem);
1840                         goto next;
1841                 }
1842
1843                 /*
1844                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1845                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1846                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1847                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1848                  */
1849                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1850                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1851                 up_write(&space_info->groups_sem);
1852                 if (ret < 0)
1853                         goto next;
1854
1855                 btrfs_info(fs_info,
1856                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1857                                 bg->start,
1858                                 div64_u64(bg->used * 100, bg->length),
1859                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1860                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1861                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1862                 if (ret) {
1863                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1864                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1865                                   bg->start);
1866                 }
1867
1868 next:
1869                 if (ret)
1870                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(bg);
1871                 btrfs_put_block_group(bg);
1872
1873                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1874                 /*
1875                  * Reclaiming all the block groups in the list can take really
1876                  * long.  Prioritize cleaning up unused block groups.
1877                  */
1878                 btrfs_delete_unused_bgs(fs_info);
1879                 /*
1880                  * If we are interrupted by a balance, we can just bail out. The
1881                  * cleaner thread restart again if necessary.
1882                  */
1883                 if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1884                         goto end;
1885                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1886         }
1887         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1888         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1889 end:
1890         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1891         sb_end_write(fs_info->sb);
1892 }
1893
1894 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1895 {
1896         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1897         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1898                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1899         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1900 }
1901
1902 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1903 {
1904         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1905
1906         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1907         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1908                 btrfs_get_block_group(bg);
1909                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1910                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1911         }
1912         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1913 }
1914
1915 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1916                            struct btrfs_path *path)
1917 {
1918         struct btrfs_chunk_map *map;
1919         struct btrfs_block_group_item bg;
1920         struct extent_buffer *leaf;
1921         int slot;
1922         u64 flags;
1923         int ret = 0;
1924
1925         slot = path->slots[0];
1926         leaf = path->nodes[0];
1927
1928         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, key->objectid, key->offset);
1929         if (!map) {
1930                 btrfs_err(fs_info,
1931                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1932                           key->objectid, key->offset);
1933                 return -ENOENT;
1934         }
1935
1936         if (map->start != key->objectid || map->chunk_len != key->offset) {
1937                 btrfs_err(fs_info,
1938                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1939                           key->objectid, key->offset, map->start, map->chunk_len);
1940                 ret = -EUCLEAN;
1941                 goto out_free_map;
1942         }
1943
1944         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1945                            sizeof(bg));
1946         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1947                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1948
1949         if (flags != (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1950                 btrfs_err(fs_info,
1951 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1952                           key->objectid, key->offset, flags,
1953                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & map->type));
1954                 ret = -EUCLEAN;
1955         }
1956
1957 out_free_map:
1958         btrfs_free_chunk_map(map);
1959         return ret;
1960 }
1961
1962 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1963                                   struct btrfs_path *path,
1964                                   struct btrfs_key *key)
1965 {
1966         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1967         int ret;
1968         struct btrfs_key found_key;
1969
1970         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
1971                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1972                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1973                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1974                 }
1975         }
1976         return ret;
1977 }
1978
1979 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1980 {
1981         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1982                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1983
1984         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
1985         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
1986                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
1987         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
1988                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
1989         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
1990                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
1991         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
1992 }
1993
1994 /*
1995  * Map a physical disk address to a list of logical addresses.
1996  *
1997  * @fs_info:       the filesystem
1998  * @chunk_start:   logical address of block group
1999  * @physical:      physical address to map to logical addresses
2000  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
2001  * @naddrs:        length of @logical
2002  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
2003  *
2004  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
2005  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
2006  * block copies.
2007  */
2008 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
2009                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len)
2010 {
2011         struct btrfs_chunk_map *map;
2012         u64 *buf;
2013         u64 bytenr;
2014         u64 data_stripe_length;
2015         u64 io_stripe_size;
2016         int i, nr = 0;
2017         int ret = 0;
2018
2019         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
2020         if (IS_ERR(map))
2021                 return -EIO;
2022
2023         data_stripe_length = map->stripe_size;
2024         io_stripe_size = BTRFS_STRIPE_LEN;
2025         chunk_start = map->start;
2026
2027         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
2028         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
2029                 io_stripe_size = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
2030
2031         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
2032         if (!buf) {
2033                 ret = -ENOMEM;
2034                 goto out;
2035         }
2036
2037         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2038                 bool already_inserted = false;
2039                 u32 stripe_nr;
2040                 u32 offset;
2041                 int j;
2042
2043                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
2044                               data_stripe_length))
2045                         continue;
2046
2047                 stripe_nr = (physical - map->stripes[i].physical) >>
2048                             BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
2049                 offset = (physical - map->stripes[i].physical) &
2050                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
2051
2052                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
2053                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10))
2054                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr * map->num_stripes + i,
2055                                             map->sub_stripes);
2056                 /*
2057                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
2058                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
2059                  * instead of map->stripe_len
2060                  */
2061                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
2062
2063                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
2064                 for (j = 0; j < nr; j++) {
2065                         if (buf[j] == bytenr) {
2066                                 already_inserted = true;
2067                                 break;
2068                         }
2069                 }
2070
2071                 if (!already_inserted)
2072                         buf[nr++] = bytenr;
2073         }
2074
2075         *logical = buf;
2076         *naddrs = nr;
2077         *stripe_len = io_stripe_size;
2078 out:
2079         btrfs_free_chunk_map(map);
2080         return ret;
2081 }
2082
2083 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
2084 {
2085         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2086         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
2087         u64 bytenr;
2088         u64 *logical;
2089         int stripe_len;
2090         int i, nr, ret;
2091
2092         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
2093                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
2094                 cache->bytes_super += stripe_len;
2095                 ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, cache->start,
2096                                      cache->start + stripe_len - 1,
2097                                      EXTENT_UPTODATE, NULL);
2098                 if (ret)
2099                         return ret;
2100         }
2101
2102         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
2103                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
2104                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start,
2105                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
2106                 if (ret)
2107                         return ret;
2108
2109                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
2110                 if (zoned && nr) {
2111                         kfree(logical);
2112                         btrfs_err(fs_info,
2113                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
2114                                   cache->start);
2115                         return -EUCLEAN;
2116                 }
2117
2118                 while (nr--) {
2119                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
2120                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
2121
2122                         cache->bytes_super += len;
2123                         ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, logical[nr],
2124                                              logical[nr] + len - 1,
2125                                              EXTENT_UPTODATE, NULL);
2126                         if (ret) {
2127                                 kfree(logical);
2128                                 return ret;
2129                         }
2130                 }
2131
2132                 kfree(logical);
2133         }
2134         return 0;
2135 }
2136
2137 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
2138                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
2139 {
2140         struct btrfs_block_group *cache;
2141
2142         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
2143         if (!cache)
2144                 return NULL;
2145
2146         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
2147                                         GFP_NOFS);
2148         if (!cache->free_space_ctl) {
2149                 kfree(cache);
2150                 return NULL;
2151         }
2152
2153         cache->start = start;
2154
2155         cache->fs_info = fs_info;
2156         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
2157
2158         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
2159
2160         refcount_set(&cache->refs, 1);
2161         spin_lock_init(&cache->lock);
2162         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
2163         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
2164         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
2165         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
2166         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
2167         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
2168         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
2169         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
2170         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
2171         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
2172         atomic_set(&cache->frozen, 0);
2173         mutex_init(&cache->free_space_lock);
2174
2175         return cache;
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
2180  * group
2181  */
2182 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2183 {
2184         u64 start = 0;
2185         int ret = 0;
2186
2187         while (1) {
2188                 struct btrfs_chunk_map *map;
2189                 struct btrfs_block_group *bg;
2190
2191                 /*
2192                  * btrfs_find_chunk_map() will return the first chunk map
2193                  * intersecting the range, so setting @length to 1 is enough to
2194                  * get the first chunk.
2195                  */
2196                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, start, 1);
2197                 if (!map)
2198                         break;
2199
2200                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
2201                 if (!bg) {
2202                         btrfs_err(fs_info,
2203         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
2204                                      map->start, map->chunk_len);
2205                         ret = -EUCLEAN;
2206                         btrfs_free_chunk_map(map);
2207                         break;
2208                 }
2209                 if (bg->start != map->start || bg->length != map->chunk_len ||
2210                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
2211                     (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2212                         btrfs_err(fs_info,
2213 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
2214                                 map->start, map->chunk_len,
2215                                 map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
2216                                 bg->start, bg->length,
2217                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
2218                         ret = -EUCLEAN;
2219                         btrfs_free_chunk_map(map);
2220                         btrfs_put_block_group(bg);
2221                         break;
2222                 }
2223                 start = map->start + map->chunk_len;
2224                 btrfs_free_chunk_map(map);
2225                 btrfs_put_block_group(bg);
2226         }
2227         return ret;
2228 }
2229
2230 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2231                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2232                                 const struct btrfs_key *key,
2233                                 int need_clear)
2234 {
2235         struct btrfs_block_group *cache;
2236         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2237         int ret;
2238
2239         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2240
2241         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2242         if (!cache)
2243                 return -ENOMEM;
2244
2245         cache->length = key->offset;
2246         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2247         cache->commit_used = cache->used;
2248         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2249         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2250
2251         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2252
2253         if (need_clear) {
2254                 /*
2255                  * When we mount with old space cache, we need to
2256                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2257                  *
2258                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2259                  *    truncate the old free space cache inode and
2260                  *    setup a new one.
2261                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2262                  *    the new space cache info onto disk.
2263                  */
2264                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2265                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2266         }
2267         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2268             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2269                         btrfs_err(info,
2270 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2271                                   cache->start);
2272                         ret = -EINVAL;
2273                         goto error;
2274         }
2275
2276         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2277         if (ret) {
2278                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2279                           cache->start);
2280                 goto error;
2281         }
2282
2283         /*
2284          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2285          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2286          * than we actually do.
2287          */
2288         ret = exclude_super_stripes(cache);
2289         if (ret) {
2290                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2291                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2292                 goto error;
2293         }
2294
2295         /*
2296          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2297          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2298          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2299          * zone_unusable space.
2300          *
2301          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2302          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2303          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2304          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2305          * in the full case.
2306          */
2307         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2308                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2309                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2310                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2311         } else if (cache->length == cache->used) {
2312                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2313                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2314         } else if (cache->used == 0) {
2315                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2316                 ret = btrfs_add_new_free_space(cache, cache->start,
2317                                                cache->start + cache->length, NULL);
2318                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2319                 if (ret)
2320                         goto error;
2321         }
2322
2323         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2324         if (ret) {
2325                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2326                 goto error;
2327         }
2328         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2329         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2330
2331         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2332         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2333                 if (cache->used == 0) {
2334                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2335                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2336                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2337                         else
2338                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2339                 }
2340         } else {
2341                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2342         }
2343
2344         return 0;
2345 error:
2346         btrfs_put_block_group(cache);
2347         return ret;
2348 }
2349
2350 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2351 {
2352         struct rb_node *node;
2353         int ret = 0;
2354
2355         for (node = rb_first_cached(&fs_info->mapping_tree); node; node = rb_next(node)) {
2356                 struct btrfs_chunk_map *map;
2357                 struct btrfs_block_group *bg;
2358
2359                 map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
2360                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, map->start);
2361                 if (!bg) {
2362                         ret = -ENOMEM;
2363                         break;
2364                 }
2365
2366                 /* Fill dummy cache as FULL */
2367                 bg->length = map->chunk_len;
2368                 bg->flags = map->type;
2369                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2370                 bg->used = map->chunk_len;
2371                 bg->flags = map->type;
2372                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2373                 /*
2374                  * We may have some valid block group cache added already, in
2375                  * that case we skip to the next one.
2376                  */
2377                 if (ret == -EEXIST) {
2378                         ret = 0;
2379                         btrfs_put_block_group(bg);
2380                         continue;
2381                 }
2382
2383                 if (ret) {
2384                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2385                         btrfs_put_block_group(bg);
2386                         break;
2387                 }
2388
2389                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2390
2391                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2392         }
2393         if (!ret)
2394                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2395         return ret;
2396 }
2397
2398 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2399 {
2400         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2401         struct btrfs_path *path;
2402         int ret;
2403         struct btrfs_block_group *cache;
2404         struct btrfs_space_info *space_info;
2405         struct btrfs_key key;
2406         int need_clear = 0;
2407         u64 cache_gen;
2408
2409         /*
2410          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2411          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2412          * need to waste time searching block group items.
2413          *
2414          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2415          * no need for a full incompat flag.
2416          */
2417         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2418                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2419                 return fill_dummy_bgs(info);
2420
2421         key.objectid = 0;
2422         key.offset = 0;
2423         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2424         path = btrfs_alloc_path();
2425         if (!path)
2426                 return -ENOMEM;
2427
2428         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2429         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2430             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2431                 need_clear = 1;
2432         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2433                 need_clear = 1;
2434
2435         while (1) {
2436                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2437                 struct extent_buffer *leaf;
2438                 int slot;
2439
2440                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2441                 if (ret > 0)
2442                         break;
2443                 if (ret != 0)
2444                         goto error;
2445
2446                 leaf = path->nodes[0];
2447                 slot = path->slots[0];
2448
2449                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2450                                    sizeof(bgi));
2451
2452                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2453                 btrfs_release_path(path);
2454                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2455                 if (ret < 0)
2456                         goto error;
2457                 key.objectid += key.offset;
2458                 key.offset = 0;
2459         }
2460         btrfs_release_path(path);
2461
2462         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2463                 int i;
2464
2465                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2466                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2467                                 continue;
2468                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2469                                                  struct btrfs_block_group,
2470                                                  list);
2471                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2472                 }
2473
2474                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2475                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2476                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2477                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2478                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2479                         continue;
2480                 /*
2481                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2482                  * mirrored block groups.
2483                  */
2484                 list_for_each_entry(cache,
2485                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2486                                 list)
2487                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2488                 list_for_each_entry(cache,
2489                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2490                                 list)
2491                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2492         }
2493
2494         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2495         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2496 error:
2497         btrfs_free_path(path);
2498         /*
2499          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2500          * rescue=ibadroots mount option.
2501          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2502          * continue to mount and grab their data.
2503          */
2504         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2505                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2506         return ret;
2507 }
2508
2509 /*
2510  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2511  * allocation.
2512  *
2513  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2514  * phases.
2515  */
2516 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2517                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2518 {
2519         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2520         struct btrfs_block_group_item bgi;
2521         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2522         struct btrfs_key key;
2523         u64 old_commit_used;
2524         int ret;
2525
2526         spin_lock(&block_group->lock);
2527         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2528         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2529                                                    block_group->global_root_id);
2530         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2531         old_commit_used = block_group->commit_used;
2532         block_group->commit_used = block_group->used;
2533         key.objectid = block_group->start;
2534         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2535         key.offset = block_group->length;
2536         spin_unlock(&block_group->lock);
2537
2538         ret = btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2539         if (ret < 0) {
2540                 spin_lock(&block_group->lock);
2541                 block_group->commit_used = old_commit_used;
2542                 spin_unlock(&block_group->lock);
2543         }
2544
2545         return ret;
2546 }
2547
2548 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2549                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2550                             u64 start, u64 num_bytes)
2551 {
2552         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2553         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2554         struct btrfs_path *path;
2555         struct btrfs_dev_extent *extent;
2556         struct extent_buffer *leaf;
2557         struct btrfs_key key;
2558         int ret;
2559
2560         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2561         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2562         path = btrfs_alloc_path();
2563         if (!path)
2564                 return -ENOMEM;
2565
2566         key.objectid = device->devid;
2567         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2568         key.offset = start;
2569         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2570         if (ret)
2571                 goto out;
2572
2573         leaf = path->nodes[0];
2574         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2575         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2576         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2577                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2578         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2579
2580         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2581         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2582 out:
2583         btrfs_free_path(path);
2584         return ret;
2585 }
2586
2587 /*
2588  * This function belongs to phase 2.
2589  *
2590  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2591  * phases.
2592  */
2593 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2594                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2595 {
2596         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2597         struct btrfs_device *device;
2598         struct btrfs_chunk_map *map;
2599         u64 dev_offset;
2600         int i;
2601         int ret = 0;
2602
2603         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2604         if (IS_ERR(map))
2605                 return PTR_ERR(map);
2606
2607         /*
2608          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2609          * a device replace operation that replaces the device object associated
2610          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2611          * at any time during that final phase of the device replace operation
2612          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2613          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2614          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2615          */
2616         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2617         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2618                 device = map->stripes[i].dev;
2619                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2620
2621                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2622                                         map->stripe_size);
2623                 if (ret)
2624                         break;
2625         }
2626         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2627
2628         btrfs_free_chunk_map(map);
2629         return ret;
2630 }
2631
2632 /*
2633  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2634  * chunk allocation.
2635  *
2636  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2637  * phases.
2638  */
2639 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2640 {
2641         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2642         struct btrfs_block_group *block_group;
2643         int ret = 0;
2644
2645         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2646                 int index;
2647
2648                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2649                                                struct btrfs_block_group,
2650                                                bg_list);
2651                 if (ret)
2652                         goto next;
2653
2654                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2655
2656                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2657                 if (ret)
2658                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2659                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2660                               &block_group->runtime_flags)) {
2661                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2662                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2663                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2664                         if (ret)
2665                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2666                 }
2667                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2668                                          block_group->length);
2669                 if (ret)
2670                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2671                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2672
2673                 /*
2674                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2675                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2676                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2677                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2678                  */
2679                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2680                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2681
2682                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2683 next:
2684                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2685                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2686                 clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &block_group->runtime_flags);
2687         }
2688         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2689 }
2690
2691 /*
2692  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2693  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2694  */
2695 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2696 {
2697         u64 div = SZ_1G;
2698         u64 index;
2699
2700         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2701                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2702
2703         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2704         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2705                 div = SZ_128M;
2706
2707         offset = div64_u64(offset, div);
2708         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2709         return index;
2710 }
2711
2712 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2713                                                  u64 type,
2714                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2715 {
2716         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2717         struct btrfs_block_group *cache;
2718         int ret;
2719
2720         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2721
2722         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2723         if (!cache)
2724                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2725
2726         /*
2727          * Mark it as new before adding it to the rbtree of block groups or any
2728          * list, so that no other task finds it and calls btrfs_mark_bg_unused()
2729          * before the new flag is set.
2730          */
2731         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &cache->runtime_flags);
2732
2733         cache->length = size;
2734         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2735         cache->flags = type;
2736         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2737         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2738
2739         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2740                 set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEEDS_FREE_SPACE, &cache->runtime_flags);
2741
2742         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2743         if (ret) {
2744                 btrfs_put_block_group(cache);
2745                 return ERR_PTR(ret);
2746         }
2747
2748         ret = exclude_super_stripes(cache);
2749         if (ret) {
2750                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2751                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2752                 btrfs_put_block_group(cache);
2753                 return ERR_PTR(ret);
2754         }
2755
2756         ret = btrfs_add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size, NULL);
2757         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2758         if (ret) {
2759                 btrfs_put_block_group(cache);
2760                 return ERR_PTR(ret);
2761         }
2762
2763         /*
2764          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2765          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2766          * with its ->space_info set.
2767          */
2768         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2769         ASSERT(cache->space_info);
2770
2771         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2772         if (ret) {
2773                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2774                 btrfs_put_block_group(cache);
2775                 return ERR_PTR(ret);
2776         }
2777
2778         /*
2779          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2780          * the rbtree, update the space info's counters.
2781          */
2782         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2783         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2784         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2785
2786 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2787         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2788                 cache->space_info->bytes_used += size >> 1;
2789                 fragment_free_space(cache);
2790         }
2791 #endif
2792
2793         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2794         btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2795
2796         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2797         return cache;
2798 }
2799
2800 /*
2801  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2802  * group.
2803  *
2804  * @cache:              the destination block group
2805  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2806  *                      ensure we still have some free space after marking this
2807  *                      block group RO.
2808  */
2809 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2810                              bool do_chunk_alloc)
2811 {
2812         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2813         struct btrfs_trans_handle *trans;
2814         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2815         u64 alloc_flags;
2816         int ret;
2817         bool dirty_bg_running;
2818
2819         /*
2820          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2821          * mount.
2822          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2823          * Thus here we skip all chunk allocations.
2824          */
2825         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2826                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2827                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2828                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2829                 return ret;
2830         }
2831
2832         do {
2833                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2834                 if (IS_ERR(trans))
2835                         return PTR_ERR(trans);
2836
2837                 dirty_bg_running = false;
2838
2839                 /*
2840                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2841                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2842                  * back off and let this transaction commit.
2843                  */
2844                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2845                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2846                         u64 transid = trans->transid;
2847
2848                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2849                         btrfs_end_transaction(trans);
2850
2851                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2852                         if (ret)
2853                                 return ret;
2854                         dirty_bg_running = true;
2855                 }
2856         } while (dirty_bg_running);
2857
2858         if (do_chunk_alloc) {
2859                 /*
2860                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2861                  * corresponding block group with the new raid level.
2862                  */
2863                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2864                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2865                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2866                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2867                         /*
2868                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2869                          * already allocated at the new raid level to carry on
2870                          */
2871                         if (ret == -ENOSPC)
2872                                 ret = 0;
2873                         if (ret < 0)
2874                                 goto out;
2875                 }
2876         }
2877
2878         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2879         if (!ret)
2880                 goto out;
2881         if (ret == -ETXTBSY)
2882                 goto unlock_out;
2883
2884         /*
2885          * Skip chunk allocation if the bg is SYSTEM, this is to avoid system
2886          * chunk allocation storm to exhaust the system chunk array.  Otherwise
2887          * we still want to try our best to mark the block group read-only.
2888          */
2889         if (!do_chunk_alloc && ret == -ENOSPC &&
2890             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM))
2891                 goto unlock_out;
2892
2893         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2894         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2895         if (ret < 0)
2896                 goto out;
2897         /*
2898          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2899          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2900          */
2901         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2902         if (ret < 0)
2903                 goto out;
2904
2905         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2906         if (ret == -ETXTBSY)
2907                 goto unlock_out;
2908 out:
2909         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2910                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2911                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2912                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2913                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2914         }
2915 unlock_out:
2916         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2917
2918         btrfs_end_transaction(trans);
2919         return ret;
2920 }
2921
2922 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2923 {
2924         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2925         u64 num_bytes;
2926
2927         BUG_ON(!cache->ro);
2928
2929         spin_lock(&sinfo->lock);
2930         spin_lock(&cache->lock);
2931         if (!--cache->ro) {
2932                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2933                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2934                         cache->zone_unusable =
2935                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2936                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2937                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2938                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2939                 }
2940                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2941                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2942                             cache->zone_unusable - cache->used;
2943                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2944                 list_del_init(&cache->ro_list);
2945         }
2946         spin_unlock(&cache->lock);
2947         spin_unlock(&sinfo->lock);
2948 }
2949
2950 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2951                                    struct btrfs_path *path,
2952                                    struct btrfs_block_group *cache)
2953 {
2954         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2955         int ret;
2956         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2957         unsigned long bi;
2958         struct extent_buffer *leaf;
2959         struct btrfs_block_group_item bgi;
2960         struct btrfs_key key;
2961         u64 old_commit_used;
2962         u64 used;
2963
2964         /*
2965          * Block group items update can be triggered out of commit transaction
2966          * critical section, thus we need a consistent view of used bytes.
2967          * We cannot use cache->used directly outside of the spin lock, as it
2968          * may be changed.
2969          */
2970         spin_lock(&cache->lock);
2971         old_commit_used = cache->commit_used;
2972         used = cache->used;
2973         /* No change in used bytes, can safely skip it. */
2974         if (cache->commit_used == used) {
2975                 spin_unlock(&cache->lock);
2976                 return 0;
2977         }
2978         cache->commit_used = used;
2979         spin_unlock(&cache->lock);
2980
2981         key.objectid = cache->start;
2982         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2983         key.offset = cache->length;
2984
2985         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2986         if (ret) {
2987                 if (ret > 0)
2988                         ret = -ENOENT;
2989                 goto fail;
2990         }
2991
2992         leaf = path->nodes[0];
2993         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2994         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, used);
2995         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2996                                                    cache->global_root_id);
2997         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
2998         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
2999         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
3000 fail:
3001         btrfs_release_path(path);
3002         /*
3003          * We didn't update the block group item, need to revert commit_used
3004          * unless the block group item didn't exist yet - this is to prevent a
3005          * race with a concurrent insertion of the block group item, with
3006          * insert_block_group_item(), that happened just after we attempted to
3007          * update. In that case we would reset commit_used to 0 just after the
3008          * insertion set it to a value greater than 0 - if the block group later
3009          * becomes with 0 used bytes, we would incorrectly skip its update.
3010          */
3011         if (ret < 0 && ret != -ENOENT) {
3012                 spin_lock(&cache->lock);
3013                 cache->commit_used = old_commit_used;
3014                 spin_unlock(&cache->lock);
3015         }
3016         return ret;
3017
3018 }
3019
3020 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
3021                             struct btrfs_trans_handle *trans,
3022                             struct btrfs_path *path)
3023 {
3024         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
3025         struct inode *inode = NULL;
3026         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3027         u64 alloc_hint = 0;
3028         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
3029         u64 cache_size = 0;
3030         int retries = 0;
3031         int ret = 0;
3032
3033         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3034                 return 0;
3035
3036         /*
3037          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
3038          * block group.
3039          */
3040         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
3041                 spin_lock(&block_group->lock);
3042                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
3043                 spin_unlock(&block_group->lock);
3044                 return 0;
3045         }
3046
3047         if (TRANS_ABORTED(trans))
3048                 return 0;
3049 again:
3050         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
3051         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
3052                 ret = PTR_ERR(inode);
3053                 btrfs_release_path(path);
3054                 goto out;
3055         }
3056
3057         if (IS_ERR(inode)) {
3058                 BUG_ON(retries);
3059                 retries++;
3060
3061                 if (block_group->ro)
3062                         goto out_free;
3063
3064                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
3065                 if (ret)
3066                         goto out_free;
3067                 goto again;
3068         }
3069
3070         /*
3071          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
3072          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
3073          * time.
3074          */
3075         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
3076         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
3077         if (ret) {
3078                 /*
3079                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
3080                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
3081                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
3082                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
3083                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
3084                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
3085                  * transaction, this only happens in really bad situations
3086                  * anyway.
3087                  */
3088                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3089                 goto out_put;
3090         }
3091         WARN_ON(ret);
3092
3093         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
3094         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
3095             i_size_read(inode)) {
3096                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3097                 goto out_put;
3098         }
3099
3100         if (i_size_read(inode) > 0) {
3101                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
3102                                         &fs_info->global_block_rsv);
3103                 if (ret)
3104                         goto out_put;
3105
3106                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
3107                 if (ret)
3108                         goto out_put;
3109         }
3110
3111         spin_lock(&block_group->lock);
3112         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
3113             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
3114                 /*
3115                  * don't bother trying to write stuff out _if_
3116                  * a) we're not cached,
3117                  * b) we're with nospace_cache mount option,
3118                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
3119                  */
3120                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
3121                 spin_unlock(&block_group->lock);
3122                 goto out_put;
3123         }
3124         spin_unlock(&block_group->lock);
3125
3126         /*
3127          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
3128          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
3129          */
3130         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
3131                 ret = -ENOSPC;
3132                 goto out_put;
3133         }
3134
3135         /*
3136          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
3137          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
3138          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
3139          * cache.
3140          */
3141         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
3142         if (!cache_size)
3143                 cache_size = 1;
3144
3145         cache_size *= 16;
3146         cache_size *= fs_info->sectorsize;
3147
3148         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
3149                                           cache_size, false);
3150         if (ret)
3151                 goto out_put;
3152
3153         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
3154                                               cache_size, cache_size,
3155                                               &alloc_hint);
3156         /*
3157          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
3158          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
3159          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
3160          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
3161          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
3162          * space the next time around.
3163          */
3164         if (!ret)
3165                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3166         else if (ret == -ENOSPC)
3167                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
3168
3169 out_put:
3170         iput(inode);
3171 out_free:
3172         btrfs_release_path(path);
3173 out:
3174         spin_lock(&block_group->lock);
3175         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
3176                 block_group->cache_generation = trans->transid;
3177         block_group->disk_cache_state = dcs;
3178         spin_unlock(&block_group->lock);
3179
3180         extent_changeset_free(data_reserved);
3181         return ret;
3182 }
3183
3184 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
3185 {
3186         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3187         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
3188         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3189         struct btrfs_path *path;
3190
3191         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
3192             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3193                 return 0;
3194
3195         path = btrfs_alloc_path();
3196         if (!path)
3197                 return -ENOMEM;
3198
3199         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
3200         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
3201                                  dirty_list) {
3202                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
3203                         cache_save_setup(cache, trans, path);
3204         }
3205
3206         btrfs_free_path(path);
3207         return 0;
3208 }
3209
3210 /*
3211  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
3212  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
3213  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
3214  * lot of latency into the commit.
3215  *
3216  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
3217  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
3218  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
3219  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
3220  * join the commit.
3221  */
3222 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3223 {
3224         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3225         struct btrfs_block_group *cache;
3226         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3227         int ret = 0;
3228         int should_put;
3229         struct btrfs_path *path = NULL;
3230         LIST_HEAD(dirty);
3231         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3232         int loops = 0;
3233
3234         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3235         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3236                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3237                 return 0;
3238         }
3239         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3240         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3241
3242 again:
3243         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
3244         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
3245
3246         if (!path) {
3247                 path = btrfs_alloc_path();
3248                 if (!path) {
3249                         ret = -ENOMEM;
3250                         goto out;
3251                 }
3252         }
3253
3254         /*
3255          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
3256          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
3257          * writing out the cache
3258          */
3259         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3260         while (!list_empty(&dirty)) {
3261                 bool drop_reserve = true;
3262
3263                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
3264                                          dirty_list);
3265                 /*
3266                  * This can happen if something re-dirties a block group that
3267                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
3268                  * it all again
3269                  */
3270                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3271                         list_del_init(&cache->io_list);
3272                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3273                         btrfs_put_block_group(cache);
3274                 }
3275
3276
3277                 /*
3278                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3279                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3280                  * we wait.
3281                  *
3282                  * Since we're not running in the commit critical section
3283                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3284                  */
3285                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3286                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3287                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3288
3289                 should_put = 1;
3290
3291                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3292
3293                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3294                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3295                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3296                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3297                                 should_put = 0;
3298
3299                                 /*
3300                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3301                                  * io_list, also refer to the definition of
3302                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3303                                  */
3304                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3305                         } else {
3306                                 /*
3307                                  * If we failed to write the cache, the
3308                                  * generation will be bad and life goes on
3309                                  */
3310                                 ret = 0;
3311                         }
3312                 }
3313                 if (!ret) {
3314                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3315                         /*
3316                          * Our block group might still be attached to the list
3317                          * of new block groups in the transaction handle of some
3318                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3319                          * means its block group item isn't yet in the extent
3320                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3321                          * try again later in the critical section of the
3322                          * transaction commit.
3323                          */
3324                         if (ret == -ENOENT) {
3325                                 ret = 0;
3326                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3327                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3328                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3329                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3330                                         btrfs_get_block_group(cache);
3331                                         drop_reserve = false;
3332                                 }
3333                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3334                         } else if (ret) {
3335                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3336                         }
3337                 }
3338
3339                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3340                 if (should_put)
3341                         btrfs_put_block_group(cache);
3342                 if (drop_reserve)
3343                         btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3344                 /*
3345                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3346                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3347                  * removed.
3348                  */
3349                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3350                 if (ret)
3351                         goto out;
3352                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3353         }
3354         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3355
3356         /*
3357          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3358          * and then loop back (just once)
3359          */
3360         if (!ret)
3361                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3362         if (!ret && loops == 0) {
3363                 loops++;
3364                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3365                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3366                 /*
3367                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3368                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3369                  */
3370                 if (!list_empty(&dirty)) {
3371                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3372                         goto again;
3373                 }
3374                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3375         }
3376 out:
3377         if (ret < 0) {
3378                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3379                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3380                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3381                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3382         }
3383
3384         btrfs_free_path(path);
3385         return ret;
3386 }
3387
3388 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3389 {
3390         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3391         struct btrfs_block_group *cache;
3392         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3393         int ret = 0;
3394         int should_put;
3395         struct btrfs_path *path;
3396         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3397
3398         path = btrfs_alloc_path();
3399         if (!path)
3400                 return -ENOMEM;
3401
3402         /*
3403          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3404          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3405          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3406          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3407          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3408          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3409          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3410          * caches is triggered by an earlier call to
3411          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3412          * loop.
3413          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3414          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3415          * in one shot.
3416          */
3417         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3418         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3419                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3420                                          struct btrfs_block_group,
3421                                          dirty_list);
3422
3423                 /*
3424                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3425                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3426                  * then do it all again
3427                  */
3428                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3429                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3430                         list_del_init(&cache->io_list);
3431                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3432                         btrfs_put_block_group(cache);
3433                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3434                 }
3435
3436                 /*
3437                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3438                  * any pending IO
3439                  */
3440                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3441                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3442                 should_put = 1;
3443
3444                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3445
3446                 if (!ret)
3447                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, U64_MAX);
3448
3449                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3450                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3451                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3452                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3453                                 should_put = 0;
3454                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3455                         } else {
3456                                 /*
3457                                  * If we failed to write the cache, the
3458                                  * generation will be bad and life goes on
3459                                  */
3460                                 ret = 0;
3461                         }
3462                 }
3463                 if (!ret) {
3464                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3465                         /*
3466                          * One of the free space endio workers might have
3467                          * created a new block group while updating a free space
3468                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3469                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3470                          * which case the new block group is still attached to
3471                          * its transaction handle and its creation has not
3472                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3473                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3474                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3475                          * very rare case so no need for a more efficient and
3476                          * complex approach.
3477                          */
3478                         if (ret == -ENOENT) {
3479                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3480                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3481                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3482                         }
3483                         if (ret)
3484                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3485                 }
3486
3487                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3488                 if (should_put)
3489                         btrfs_put_block_group(cache);
3490                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3491                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3492         }
3493         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3494
3495         /*
3496          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3497          * to use it without any locking
3498          */
3499         while (!list_empty(io)) {
3500                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3501                                          io_list);
3502                 list_del_init(&cache->io_list);
3503                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3504                 btrfs_put_block_group(cache);
3505         }
3506
3507         btrfs_free_path(path);
3508         return ret;
3509 }
3510
3511 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3512                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3513 {
3514         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3515         struct btrfs_space_info *space_info;
3516         struct btrfs_block_group *cache;
3517         u64 old_val;
3518         bool reclaim = false;
3519         bool bg_already_dirty = true;
3520         int factor;
3521
3522         /* Block accounting for super block */
3523         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3524         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3525         if (alloc)
3526                 old_val += num_bytes;
3527         else
3528                 old_val -= num_bytes;
3529         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3530         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3531
3532         cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3533         if (!cache)
3534                 return -ENOENT;
3535
3536         /* An extent can not span multiple block groups. */
3537         ASSERT(bytenr + num_bytes <= cache->start + cache->length);
3538
3539         space_info = cache->space_info;
3540         factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3541
3542         /*
3543          * If this block group has free space cache written out, we need to make
3544          * sure to load it if we are removing space.  This is because we need
3545          * the unpinning stage to actually add the space back to the block group,
3546          * otherwise we will leak space.
3547          */
3548         if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3549                 btrfs_cache_block_group(cache, true);
3550
3551         spin_lock(&space_info->lock);
3552         spin_lock(&cache->lock);
3553
3554         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3555             cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3556                 cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3557
3558         old_val = cache->used;
3559         if (alloc) {
3560                 old_val += num_bytes;
3561                 cache->used = old_val;
3562                 cache->reserved -= num_bytes;
3563                 space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3564                 space_info->bytes_used += num_bytes;
3565                 space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3566                 spin_unlock(&cache->lock);
3567                 spin_unlock(&space_info->lock);
3568         } else {
3569                 old_val -= num_bytes;
3570                 cache->used = old_val;
3571                 cache->pinned += num_bytes;
3572                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info, space_info, num_bytes);
3573                 space_info->bytes_used -= num_bytes;
3574                 space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3575
3576                 reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3577
3578                 spin_unlock(&cache->lock);
3579                 spin_unlock(&space_info->lock);
3580
3581                 set_extent_bit(&trans->transaction->pinned_extents, bytenr,
3582                                bytenr + num_bytes - 1, EXTENT_DIRTY, NULL);
3583         }
3584
3585         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3586         if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3587                 list_add_tail(&cache->dirty_list, &trans->transaction->dirty_bgs);
3588                 bg_already_dirty = false;
3589                 btrfs_get_block_group(cache);
3590         }
3591         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3592
3593         /*
3594          * No longer have used bytes in this block group, queue it for deletion.
3595          * We do this after adding the block group to the dirty list to avoid
3596          * races between cleaner kthread and space cache writeout.
3597          */
3598         if (!alloc && old_val == 0) {
3599                 if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3600                         btrfs_mark_bg_unused(cache);
3601         } else if (!alloc && reclaim) {
3602                 btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3603         }
3604
3605         btrfs_put_block_group(cache);
3606
3607         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3608         if (!bg_already_dirty)
3609                 btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_updates(info);
3610
3611         return 0;
3612 }
3613
3614 /*
3615  * Update the block_group and space info counters.
3616  *
3617  * @cache:      The cache we are manipulating
3618  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3619  *              @num_bytes except for the compress path.
3620  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3621  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3622  *
3623  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3624  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3625  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3626  */
3627 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3628                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc,
3629                              bool force_wrong_size_class)
3630 {
3631         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3632         enum btrfs_block_group_size_class size_class;
3633         int ret = 0;
3634
3635         spin_lock(&space_info->lock);
3636         spin_lock(&cache->lock);
3637         if (cache->ro) {
3638                 ret = -EAGAIN;
3639                 goto out;
3640         }
3641
3642         if (btrfs_block_group_should_use_size_class(cache)) {
3643                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(num_bytes);
3644                 ret = btrfs_use_block_group_size_class(cache, size_class, force_wrong_size_class);
3645                 if (ret)
3646                         goto out;
3647         }
3648         cache->reserved += num_bytes;
3649         space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3650         trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3651                                       space_info->flags, num_bytes, 1);
3652         btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3653                                               space_info, -ram_bytes);
3654         if (delalloc)
3655                 cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3656
3657         /*
3658          * Compression can use less space than we reserved, so wake tickets if
3659          * that happens.
3660          */
3661         if (num_bytes < ram_bytes)
3662                 btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3663 out:
3664         spin_unlock(&cache->lock);
3665         spin_unlock(&space_info->lock);
3666         return ret;
3667 }
3668
3669 /*
3670  * Update the block_group and space info counters.
3671  *
3672  * @cache:      The cache we are manipulating
3673  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3674  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3675  *
3676  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3677  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3678  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3679  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3680  */
3681 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3682                                u64 num_bytes, int delalloc)
3683 {
3684         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3685
3686         spin_lock(&space_info->lock);
3687         spin_lock(&cache->lock);
3688         if (cache->ro)
3689                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3690         cache->reserved -= num_bytes;
3691         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3692         space_info->max_extent_size = 0;
3693
3694         if (delalloc)
3695                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3696         spin_unlock(&cache->lock);
3697
3698         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3699         spin_unlock(&space_info->lock);
3700 }
3701
3702 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3703 {
3704         struct list_head *head = &info->space_info;
3705         struct btrfs_space_info *found;
3706
3707         list_for_each_entry(found, head, list) {
3708                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3709                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3710         }
3711 }
3712
3713 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3714                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3715 {
3716         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3717         u64 thresh;
3718
3719         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3720                 return 1;
3721
3722         /*
3723          * in limited mode, we want to have some free space up to
3724          * about 1% of the FS size.
3725          */
3726         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3727                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3728                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, mult_perc(thresh, 1));
3729
3730                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3731                         return 1;
3732         }
3733
3734         if (bytes_used + SZ_2M < mult_perc(sinfo->total_bytes, 80))
3735                 return 0;
3736         return 1;
3737 }
3738
3739 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3740 {
3741         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3742
3743         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3744 }
3745
3746 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3747 {
3748         struct btrfs_block_group *bg;
3749         int ret;
3750
3751         /*
3752          * Check if we have enough space in the system space info because we
3753          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3754          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3755          * system block group if needed.
3756          */
3757         check_system_chunk(trans, flags);
3758
3759         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3760         if (IS_ERR(bg)) {
3761                 ret = PTR_ERR(bg);
3762                 goto out;
3763         }
3764
3765         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3766         /*
3767          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3768          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3769          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3770          *
3771          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3772          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3773          *    for extent allocation.
3774          *
3775          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3776          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3777          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3778          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3779          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3780          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3781          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3782          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3783          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3784          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3785          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3786          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3787          *    we were not mounted in degraded mode;
3788          *
3789          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3790          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3791          *    above. However right after we called it, the only system block group
3792          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3793          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3794          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3795          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3796          *
3797          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3798          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3799          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3800          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3801          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3802          *    then adds back the entry to the block group cache).
3803          */
3804         if (ret == -ENOSPC) {
3805                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3806                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3807
3808                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3809                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3810                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3811                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3812                         goto out;
3813                 }
3814
3815                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3816                 if (ret) {
3817                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3818                         goto out;
3819                 }
3820
3821                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3822                 if (ret) {
3823                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3824                         goto out;
3825                 }
3826         } else if (ret) {
3827                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3828                 goto out;
3829         }
3830 out:
3831         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3832
3833         if (ret)
3834                 return ERR_PTR(ret);
3835
3836         btrfs_get_block_group(bg);
3837         return bg;
3838 }
3839
3840 /*
3841  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3842  *
3843  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3844  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3845  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3846  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3847  *
3848  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3849  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3850  *    btree.
3851  *
3852  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3853  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3854  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3855  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3856  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3857  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3858  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3859  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3860  *
3861  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3862  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3863  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3864  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3865  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3866  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3867  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3868  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3869  *
3870  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3871  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3872  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3873  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3874  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3875  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3876  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3877  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3878  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3879  *    the RAID1 filesystem);
3880  *
3881  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3882  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3883  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3884  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3885  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3886  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3887  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3888  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3889  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3890  *    tree extent buffers;
3891  *
3892  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3893  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3894  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3895  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3896  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3897  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3898  *    block group).
3899  *
3900  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3901  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3902  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3903  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3904  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3905  *
3906  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3907  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3908  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3909  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3910  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3911  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3912  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3913  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3914  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3915  *
3916  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3917  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3918  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3919  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3920  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3921  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3922  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3923  * See the comment below for more details.
3924  *
3925  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3926  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3927  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3928  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3929  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3930  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3931  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3932  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3933  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3934  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3935  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3936  *
3937  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3938  *
3939  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3940  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3941  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3942  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3943  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3944  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3945  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3946  */
3947 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3948                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3949 {
3950         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3951         struct btrfs_space_info *space_info;
3952         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3953         bool wait_for_alloc = false;
3954         bool should_alloc = false;
3955         bool from_extent_allocation = false;
3956         int ret = 0;
3957
3958         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
3959                 from_extent_allocation = true;
3960                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3961         }
3962
3963         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
3964         if (trans->allocating_chunk)
3965                 return -ENOSPC;
3966         /*
3967          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
3968          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
3969          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
3970          *
3971          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
3972          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
3973          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
3974          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
3975          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
3976          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
3977          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
3978          * in order to add the chunk item or update a device item.
3979          *
3980          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
3981          * before updating the chunk btree, by calling either
3982          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
3983          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
3984          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
3985          * The task will have to either retry or fail.
3986          */
3987         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3988                 return -ENOSPC;
3989
3990         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
3991         ASSERT(space_info);
3992
3993         do {
3994                 spin_lock(&space_info->lock);
3995                 if (force < space_info->force_alloc)
3996                         force = space_info->force_alloc;
3997                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
3998                 if (space_info->full) {
3999                         /* No more free physical space */
4000                         if (should_alloc)
4001                                 ret = -ENOSPC;
4002                         else
4003                                 ret = 0;
4004                         spin_unlock(&space_info->lock);
4005                         return ret;
4006                 } else if (!should_alloc) {
4007                         spin_unlock(&space_info->lock);
4008                         return 0;
4009                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
4010                         /*
4011                          * Someone is already allocating, so we need to block
4012                          * until this someone is finished and then loop to
4013                          * recheck if we should continue with our allocation
4014                          * attempt.
4015                          */
4016                         wait_for_alloc = true;
4017                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4018                         spin_unlock(&space_info->lock);
4019                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4020                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4021                 } else {
4022                         /* Proceed with allocation */
4023                         space_info->chunk_alloc = 1;
4024                         wait_for_alloc = false;
4025                         spin_unlock(&space_info->lock);
4026                 }
4027
4028                 cond_resched();
4029         } while (wait_for_alloc);
4030
4031         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4032         trans->allocating_chunk = true;
4033
4034         /*
4035          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
4036          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
4037          */
4038         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
4039                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
4040
4041         /*
4042          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
4043          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
4044          * FS as well.
4045          */
4046         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
4047                 fs_info->data_chunk_allocations++;
4048                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
4049                       fs_info->metadata_ratio))
4050                         force_metadata_allocation(fs_info);
4051         }
4052
4053         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
4054         trans->allocating_chunk = false;
4055
4056         if (IS_ERR(ret_bg)) {
4057                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
4058         } else if (from_extent_allocation && (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)) {
4059                 /*
4060                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
4061                  * it now. Failure is OK for now.
4062                  */
4063                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
4064         }
4065
4066         if (!ret)
4067                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
4068
4069         spin_lock(&space_info->lock);
4070         if (ret < 0) {
4071                 if (ret == -ENOSPC)
4072                         space_info->full = 1;
4073                 else
4074                         goto out;
4075         } else {
4076                 ret = 1;
4077                 space_info->max_extent_size = 0;
4078         }
4079
4080         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4081 out:
4082         space_info->chunk_alloc = 0;
4083         spin_unlock(&space_info->lock);
4084         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4085
4086         return ret;
4087 }
4088
4089 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
4090 {
4091         u64 num_dev;
4092
4093         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
4094         if (!num_dev)
4095                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4096
4097         return num_dev;
4098 }
4099
4100 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
4101                                 u64 bytes,
4102                                 u64 type)
4103 {
4104         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4105         struct btrfs_space_info *info;
4106         u64 left;
4107         int ret = 0;
4108
4109         /*
4110          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
4111          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
4112          */
4113         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
4114
4115         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4116         spin_lock(&info->lock);
4117         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
4118         spin_unlock(&info->lock);
4119
4120         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
4121                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
4122                            left, bytes, type);
4123                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
4124         }
4125
4126         if (left < bytes) {
4127                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
4128                 struct btrfs_block_group *bg;
4129
4130                 /*
4131                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
4132                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
4133                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
4134                  * or created in the current transaction for example).
4135                  */
4136                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
4137                 if (IS_ERR(bg)) {
4138                         ret = PTR_ERR(bg);
4139                 } else {
4140                         /*
4141                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
4142                          * zoned filesystem.
4143                          */
4144                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
4145                         if (ret < 0)
4146                                 return;
4147
4148                         /*
4149                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
4150                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
4151                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
4152                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
4153                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
4154                          * block group we just created was just turned into RO
4155                          * mode by a scrub for example, or a running discard
4156                          * temporarily removed its free space entries, etc.
4157                          */
4158                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
4159                 }
4160         }
4161
4162         if (!ret) {
4163                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
4164                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
4165                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
4166                 if (!ret)
4167                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
4168         }
4169 }
4170
4171 /*
4172  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
4173  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
4174  */
4175 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
4176 {
4177         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4178         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
4179         u64 bytes;
4180
4181         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
4182         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
4183                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4184
4185         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
4186 }
4187
4188 /*
4189  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
4190  * chunk btree.
4191  *
4192  * @trans:              A transaction handle.
4193  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
4194  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
4195  *                      of an existing item.
4196  *
4197  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
4198  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
4199  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
4200  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
4201  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
4202  *
4203  */
4204 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
4205                                   bool is_item_insertion)
4206 {
4207         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4208         u64 bytes;
4209
4210         if (is_item_insertion)
4211                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4212         else
4213                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
4214
4215         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4216         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4217         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4218 }
4219
4220 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
4221 {
4222         struct btrfs_block_group *block_group;
4223
4224         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
4225         while (block_group) {
4226                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
4227                 spin_lock(&block_group->lock);
4228                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
4229                                        &block_group->runtime_flags)) {
4230                         struct inode *inode = block_group->inode;
4231
4232                         block_group->inode = NULL;
4233                         spin_unlock(&block_group->lock);
4234
4235                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
4236                         iput(inode);
4237                 } else {
4238                         spin_unlock(&block_group->lock);
4239                 }
4240                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
4241         }
4242 }
4243
4244 /*
4245  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
4246  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
4247  * freed the block groups before stopping them.
4248  */
4249 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
4250 {
4251         struct btrfs_block_group *block_group;
4252         struct btrfs_space_info *space_info;
4253         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4254         struct rb_node *n;
4255
4256         if (btrfs_is_zoned(info)) {
4257                 if (info->active_meta_bg) {
4258                         btrfs_put_block_group(info->active_meta_bg);
4259                         info->active_meta_bg = NULL;
4260                 }
4261                 if (info->active_system_bg) {
4262                         btrfs_put_block_group(info->active_system_bg);
4263                         info->active_system_bg = NULL;
4264                 }
4265         }
4266
4267         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4268         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4269                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4270                                          struct btrfs_caching_control, list);
4271                 list_del(&caching_ctl->list);
4272                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4273         }
4274         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4275
4276         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4277         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4278                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4279                                                struct btrfs_block_group,
4280                                                bg_list);
4281                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4282                 btrfs_put_block_group(block_group);
4283         }
4284
4285         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4286                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4287                                                struct btrfs_block_group,
4288                                                bg_list);
4289                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4290                 btrfs_put_block_group(block_group);
4291         }
4292         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4293
4294         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4295         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4296                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4297                                                struct btrfs_block_group,
4298                                                active_bg_list);
4299                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4300                 btrfs_put_block_group(block_group);
4301         }
4302         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4303
4304         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4305         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4306                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4307                                        cache_node);
4308                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4309                                 &info->block_group_cache_tree);
4310                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4311                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4312
4313                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4314                 list_del(&block_group->list);
4315                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4316
4317                 /*
4318                  * We haven't cached this block group, which means we could
4319                  * possibly have excluded extents on this block group.
4320                  */
4321                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4322                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4323                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4324
4325                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4326                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4327                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4328                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4329                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4330                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4331                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4332                 btrfs_put_block_group(block_group);
4333
4334                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4335         }
4336         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4337
4338         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4339
4340         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4341                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4342                                         struct btrfs_space_info,
4343                                         list);
4344
4345                 /*
4346                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4347                  * important and indicates a real bug if this happens.
4348                  */
4349                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4350                             space_info->bytes_may_use > 0))
4351                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4352
4353                 /*
4354                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4355                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4356                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4357                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4358                  * that case.
4359                  */
4360                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4361                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4362                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4363                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4364                 }
4365
4366                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4367                 list_del(&space_info->list);
4368                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4369         }
4370         return 0;
4371 }
4372
4373 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4374 {
4375         atomic_inc(&cache->frozen);
4376 }
4377
4378 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4379 {
4380         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4381         bool cleanup;
4382
4383         spin_lock(&block_group->lock);
4384         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4385                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4386         spin_unlock(&block_group->lock);
4387
4388         if (cleanup) {
4389                 struct btrfs_chunk_map *map;
4390
4391                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, block_group->start, 1);
4392                 /* Logic error, can't happen. */
4393                 ASSERT(map);
4394
4395                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
4396
4397                 /* Once for our lookup reference. */
4398                 btrfs_free_chunk_map(map);
4399
4400                 /*
4401                  * We may have left one free space entry and other possible
4402                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4403                  * Free them if any.
4404                  */
4405                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4406         }
4407 }
4408
4409 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4410 {
4411         bool ret = true;
4412
4413         spin_lock(&bg->lock);
4414         if (bg->ro)
4415                 ret = false;
4416         else
4417                 bg->swap_extents++;
4418         spin_unlock(&bg->lock);
4419
4420         return ret;
4421 }
4422
4423 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4424 {
4425         spin_lock(&bg->lock);
4426         ASSERT(!bg->ro);
4427         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4428         bg->swap_extents -= amount;
4429         spin_unlock(&bg->lock);
4430 }
4431
4432 enum btrfs_block_group_size_class btrfs_calc_block_group_size_class(u64 size)
4433 {
4434         if (size <= SZ_128K)
4435                 return BTRFS_BG_SZ_SMALL;
4436         if (size <= SZ_8M)
4437                 return BTRFS_BG_SZ_MEDIUM;
4438         return BTRFS_BG_SZ_LARGE;
4439 }
4440
4441 /*
4442  * Handle a block group allocating an extent in a size class
4443  *
4444  * @bg:                         The block group we allocated in.
4445  * @size_class:                 The size class of the allocation.
4446  * @force_wrong_size_class:     Whether we are desperate enough to allow
4447  *                              mismatched size classes.
4448  *
4449  * Returns: 0 if the size class was valid for this block_group, -EAGAIN in the
4450  * case of a race that leads to the wrong size class without
4451  * force_wrong_size_class set.
4452  *
4453  * find_free_extent will skip block groups with a mismatched size class until
4454  * it really needs to avoid ENOSPC. In that case it will set
4455  * force_wrong_size_class. However, if a block group is newly allocated and
4456  * doesn't yet have a size class, then it is possible for two allocations of
4457  * different sizes to race and both try to use it. The loser is caught here and
4458  * has to retry.
4459  */
4460 int btrfs_use_block_group_size_class(struct btrfs_block_group *bg,
4461                                      enum btrfs_block_group_size_class size_class,
4462                                      bool force_wrong_size_class)
4463 {
4464         ASSERT(size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE);
4465
4466         /* The new allocation is in the right size class, do nothing */
4467         if (bg->size_class == size_class)
4468                 return 0;
4469         /*
4470          * The new allocation is in a mismatched size class.
4471          * This means one of two things:
4472          *
4473          * 1. Two tasks in find_free_extent for different size_classes raced
4474          *    and hit the same empty block_group. Make the loser try again.
4475          * 2. A call to find_free_extent got desperate enough to set
4476          *    'force_wrong_slab'. Don't change the size_class, but allow the
4477          *    allocation.
4478          */
4479         if (bg->size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
4480                 if (force_wrong_size_class)
4481                         return 0;
4482                 return -EAGAIN;
4483         }
4484         /*
4485          * The happy new block group case: the new allocation is the first
4486          * one in the block_group so we set size_class.
4487          */
4488         bg->size_class = size_class;
4489
4490         return 0;
4491 }
4492
4493 bool btrfs_block_group_should_use_size_class(struct btrfs_block_group *bg)
4494 {
4495         if (btrfs_is_zoned(bg->fs_info))
4496                 return false;
4497         if (!btrfs_is_block_group_data_only(bg))
4498                 return false;
4499         return true;
4500 }