fs/btrfs/block-group.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2
   3 #ifndef BTRFS_BLOCK_GROUP_H
   4 #define BTRFS_BLOCK_GROUP_H
   5
   6 #include "free-space-cache.h"
   7
   8 enum btrfs_disk_cache_state {
   9         BTRFS_DC_WRITTEN,
  10         BTRFS_DC_ERROR,
  11         BTRFS_DC_CLEAR,
  12         BTRFS_DC_SETUP,
  13 };
  14
  15 /*
  16  * This describes the state of the block_group for async discard.  This is due
  17  * to the two pass nature of it where extent discarding is prioritized over
  18  * bitmap discarding.  BTRFS_DISCARD_RESET_CURSOR is set when we are resetting
  19  * between lists to prevent contention for discard state variables
  20  * (eg. discard_cursor).
  21  */
  22 enum btrfs_discard_state {
  23         BTRFS_DISCARD_EXTENTS,
  24         BTRFS_DISCARD_BITMAPS,
  25         BTRFS_DISCARD_RESET_CURSOR,
  26 };
  27
  28 /*
  29  * Control flags for do_chunk_alloc's force field CHUNK_ALLOC_NO_FORCE means to
  30  * only allocate a chunk if we really need one.
  31  *
  32  * CHUNK_ALLOC_LIMITED means to only try and allocate one if we have very few
  33  * chunks already allocated.  This is used as part of the clustering code to
  34  * help make sure we have a good pool of storage to cluster in, without filling
  35  * the FS with empty chunks
  36  *
  37  * CHUNK_ALLOC_FORCE means it must try to allocate one
  38  */
  39 enum btrfs_chunk_alloc_enum {
  40         CHUNK_ALLOC_NO_FORCE,
  41         CHUNK_ALLOC_LIMITED,
  42         CHUNK_ALLOC_FORCE,
  43 };
  44
  45 struct btrfs_caching_control {
  46         struct list_head list;
  47         struct mutex mutex;
  48         wait_queue_head_t wait;
  49         struct btrfs_work work;
  50         struct btrfs_block_group *block_group;
  51         u64 progress;
  52         refcount_t count;
  53 };
  54
  55 /* Once caching_thread() finds this much free space, it will wake up waiters. */
  56 #define CACHING_CTL_WAKE_UP SZ_2M
  57
  58 struct btrfs_block_group {
  59         struct btrfs_fs_info *fs_info;
  60         struct inode *inode;
  61         spinlock_t lock;
  62         u64 start;
  63         u64 length;
  64         u64 pinned;
  65         u64 reserved;
  66         u64 used;
  67         u64 delalloc_bytes;
  68         u64 bytes_super;
  69         u64 flags;
  70         u64 cache_generation;
  71
  72         /*
  73          * If the free space extent count exceeds this number, convert the block
  74          * group to bitmaps.
  75          */
  76         u32 bitmap_high_thresh;
  77
  78         /*
  79          * If the free space extent count drops below this number, convert the
  80          * block group back to extents.
  81          */
  82         u32 bitmap_low_thresh;
  83
  84         /*
  85          * It is just used for the delayed data space allocation because
  86          * only the data space allocation and the relative metadata update
  87          * can be done cross the transaction.
  88          */
  89         struct rw_semaphore data_rwsem;
  90
  91         /* For raid56, this is a full stripe, without parity */
  92         unsigned long full_stripe_len;
  93
  94         unsigned int ro;
  95         unsigned int iref:1;
  96         unsigned int has_caching_ctl:1;
  97         unsigned int removed:1;
  98         unsigned int to_copy:1;
  99         unsigned int relocating_repair:1;
 100         unsigned int chunk_item_inserted:1;
 101         unsigned int zone_is_active:1;
 102
 103         int disk_cache_state;
 104
 105         /* Cache tracking stuff */
 106         int cached;
 107         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
 108         u64 last_byte_to_unpin;
 109
 110         struct btrfs_space_info *space_info;
 111
 112         /* Free space cache stuff */
 113         struct btrfs_free_space_ctl *free_space_ctl;
 114
 115         /* Block group cache stuff */
 116         struct rb_node cache_node;
 117
 118         /* For block groups in the same raid type */
 119         struct list_head list;
 120
 121         refcount_t refs;
 122
 123         /*
 124          * List of struct btrfs_free_clusters for this block group.
 125          * Today it will only have one thing on it, but that may change
 126          */
 127         struct list_head cluster_list;
 128
 129         /* For delayed block group creation or deletion of empty block groups */
 130         struct list_head bg_list;
 131
 132         /* For read-only block groups */
 133         struct list_head ro_list;
 134
 135         /*
 136          * When non-zero it means the block group's logical address and its
 137          * device extents can not be reused for future block group allocations
 138          * until the counter goes down to 0. This is to prevent them from being
 139          * reused while some task is still using the block group after it was
 140          * deleted - we want to make sure they can only be reused for new block
 141          * groups after that task is done with the deleted block group.
 142          */
 143         atomic_t frozen;
 144
 145         /* For discard operations */
 146         struct list_head discard_list;
 147         int discard_index;
 148         u64 discard_eligible_time;
 149         u64 discard_cursor;
 150         enum btrfs_discard_state discard_state;
 151
 152         /* For dirty block groups */
 153         struct list_head dirty_list;
 154         struct list_head io_list;
 155
 156         struct btrfs_io_ctl io_ctl;
 157
 158         /*
 159          * Incremented when doing extent allocations and holding a read lock
 160          * on the space_info's groups_sem semaphore.
 161          * Decremented when an ordered extent that represents an IO against this
 162          * block group's range is created (after it's added to its inode's
 163          * root's list of ordered extents) or immediately after the allocation
 164          * if it's a metadata extent or fallocate extent (for these cases we
 165          * don't create ordered extents).
 166          */
 167         atomic_t reservations;
 168
 169         /*
 170          * Incremented while holding the spinlock *lock* by a task checking if
 171          * it can perform a nocow write (incremented if the value for the *ro*
 172          * field is 0). Decremented by such tasks once they create an ordered
 173          * extent or before that if some error happens before reaching that step.
 174          * This is to prevent races between block group relocation and nocow
 175          * writes through direct IO.
 176          */
 177         atomic_t nocow_writers;
 178
 179         /* Lock for free space tree operations. */
 180         struct mutex free_space_lock;
 181
 182         /*
 183          * Does the block group need to be added to the free space tree?
 184          * Protected by free_space_lock.
 185          */
 186         int needs_free_space;
 187
 188         /* Flag indicating this block group is placed on a sequential zone */
 189         bool seq_zone;
 190
 191         /*
 192          * Number of extents in this block group used for swap files.
 193          * All accesses protected by the spinlock 'lock'.
 194          */
 195         int swap_extents;
 196
 197         /* Record locked full stripes for RAID5/6 block group */
 198         struct btrfs_full_stripe_locks_tree full_stripe_locks_root;
 199
 200         /*
 201          * Allocation offset for the block group to implement sequential
 202          * allocation. This is used only on a zoned filesystem.
 203          */
 204         u64 alloc_offset;
 205         u64 zone_unusable;
 206         u64 zone_capacity;
 207         u64 meta_write_pointer;
 208         struct map_lookup *physical_map;
 209         struct list_head active_bg_list;
 210 };
 211
 212 static inline u64 btrfs_block_group_end(struct btrfs_block_group *block_group)
 213 {
 214         return (block_group->start + block_group->length);
 215 }
 216
 217 static inline bool btrfs_is_block_group_data_only(
 218                                         struct btrfs_block_group *block_group)
 219 {
 220         /*
 221          * In mixed mode the fragmentation is expected to be high, lowering the
 222          * efficiency, so only proper data block groups are considered.
 223          */
 224         return (block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
 225                !(block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
 226 }
 227
 228 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
 229 static inline int btrfs_should_fragment_free_space(
 230                 struct btrfs_block_group *block_group)
 231 {
 232         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
 233
 234         return (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_METADATA) &&
 235                 block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
 236                (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_DATA) &&
 237                 block_group->flags &  BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
 238 }
 239 #endif
 240
 241 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
 242                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr);
 243 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
 244                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr);
 245 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
 246                 struct btrfs_block_group *cache);
 247 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 248 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 249 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 250                                         const u64 start);
 251 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg);
 252 bool btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr);
 253 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr);
 254 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg);
 255 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
 256                                            u64 num_bytes);
 257 int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache);
 258 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache,
 259                             int load_cache_only);
 260 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl);
 261 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
 262                 struct btrfs_block_group *cache);
 263 u64 add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group,
 264                        u64 start, u64 end);
 265 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
 266                                 struct btrfs_fs_info *fs_info,
 267                                 const u64 chunk_offset);
 268 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
 269                              u64 group_start, struct extent_map *em);
 270 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 271 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg);
 272 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work);
 273 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 274 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg);
 275 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info);
 276 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
 277                                                  u64 bytes_used, u64 type,
 278                                                  u64 chunk_offset, u64 size);
 279 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans);
 280 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
 281                              bool do_chunk_alloc);
 282 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache);
 283 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans);
 284 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans);
 285 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans);
 286 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
 287                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc);
 288 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
 289                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc);
 290 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
 291                                u64 num_bytes, int delalloc);
 292 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
 293                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force);
 294 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type);
 295 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, const u64 type);
 296 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
 297                                   bool is_item_insertion);
 298 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags);
 299 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info);
 300 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info);
 301 void btrfs_wait_space_cache_v1_finished(struct btrfs_block_group *cache,
 302                                 struct btrfs_caching_control *caching_ctl);
 303 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
 304                        struct block_device *bdev, u64 physical, u64 **logical,
 305                        int *naddrs, int *stripe_len);
 306
 307 static inline u64 btrfs_data_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info)
 308 {
 309         return btrfs_get_alloc_profile(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
 310 }
 311
 312 static inline u64 btrfs_metadata_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info)
 313 {
 314         return btrfs_get_alloc_profile(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
 315 }
 316
 317 static inline u64 btrfs_system_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info)
 318 {
 319         return btrfs_get_alloc_profile(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
 320 }
 321
 322 static inline int btrfs_block_group_done(struct btrfs_block_group *cache)
 323 {
 324         smp_mb();
 325         return cache->cached == BTRFS_CACHE_FINISHED ||
 326                 cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR;
 327 }
 328
 329 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 330 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 331
 332 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg);
 333 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount);
 334
 335 #endif /* BTRFS_BLOCK_GROUP_H */