100020ca4658ecbea490efd408dd93280c0bd3bb
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / btrfs / btrfs_inode.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #ifndef BTRFS_INODE_H
7 #define BTRFS_INODE_H
8
9 #include <linux/hash.h>
10 #include <linux/refcount.h>
11 #include <linux/spinlock.h>
12 #include <linux/mutex.h>
13 #include <linux/rwsem.h>
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/compiler.h>
17 #include <linux/fscrypt.h>
18 #include <linux/lockdep.h>
19 #include <uapi/linux/btrfs_tree.h>
20 #include <trace/events/btrfs.h>
21 #include "block-rsv.h"
22 #include "btrfs_inode.h"
23 #include "extent_map.h"
24 #include "extent_io.h"
25 #include "extent-io-tree.h"
26 #include "ordered-data.h"
27 #include "delayed-inode.h"
28
29 struct extent_state;
30 struct posix_acl;
31 struct iov_iter;
32 struct writeback_control;
33 struct btrfs_root;
34 struct btrfs_fs_info;
35 struct btrfs_trans_handle;
36
37 /*
38  * Since we search a directory based on f_pos (struct dir_context::pos) we have
39  * to start at 2 since '.' and '..' have f_pos of 0 and 1 respectively, so
40  * everybody else has to start at 2 (see btrfs_real_readdir() and dir_emit_dots()).
41  */
42 #define BTRFS_DIR_START_INDEX 2
43
44 /*
45  * ordered_data_close is set by truncate when a file that used
46  * to have good data has been truncated to zero.  When it is set
47  * the btrfs file release call will add this inode to the
48  * ordered operations list so that we make sure to flush out any
49  * new data the application may have written before commit.
50  */
51 enum {
52         BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
53         BTRFS_INODE_DUMMY,
54         BTRFS_INODE_IN_DEFRAG,
55         BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT,
56          /*
57           * Always set under the VFS' inode lock, otherwise it can cause races
58           * during fsync (we start as a fast fsync and then end up in a full
59           * fsync racing with ordered extent completion).
60           */
61         BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
62         BTRFS_INODE_COPY_EVERYTHING,
63         BTRFS_INODE_HAS_PROPS,
64         BTRFS_INODE_SNAPSHOT_FLUSH,
65         /*
66          * Set and used when logging an inode and it serves to signal that an
67          * inode does not have xattrs, so subsequent fsyncs can avoid searching
68          * for xattrs to log. This bit must be cleared whenever a xattr is added
69          * to an inode.
70          */
71         BTRFS_INODE_NO_XATTRS,
72         /*
73          * Set when we are in a context where we need to start a transaction and
74          * have dirty pages with the respective file range locked. This is to
75          * ensure that when reserving space for the transaction, if we are low
76          * on available space and need to flush delalloc, we will not flush
77          * delalloc for this inode, because that could result in a deadlock (on
78          * the file range, inode's io_tree).
79          */
80         BTRFS_INODE_NO_DELALLOC_FLUSH,
81         /*
82          * Set when we are working on enabling verity for a file. Computing and
83          * writing the whole Merkle tree can take a while so we want to prevent
84          * races where two separate tasks attempt to simultaneously start verity
85          * on the same file.
86          */
87         BTRFS_INODE_VERITY_IN_PROGRESS,
88         /* Set when this inode is a free space inode. */
89         BTRFS_INODE_FREE_SPACE_INODE,
90         /* Set when there are no capabilities in XATTs for the inode. */
91         BTRFS_INODE_NO_CAP_XATTR,
92 };
93
94 /* in memory btrfs inode */
95 struct btrfs_inode {
96         /* which subvolume this inode belongs to */
97         struct btrfs_root *root;
98
99         /* key used to find this inode on disk.  This is used by the code
100          * to read in roots of subvolumes
101          */
102         struct btrfs_key location;
103
104         /* Cached value of inode property 'compression'. */
105         u8 prop_compress;
106
107         /*
108          * Force compression on the file using the defrag ioctl, could be
109          * different from prop_compress and takes precedence if set.
110          */
111         u8 defrag_compress;
112
113         /*
114          * Lock for counters and all fields used to determine if the inode is in
115          * the log or not (last_trans, last_sub_trans, last_log_commit,
116          * logged_trans), to access/update delalloc_bytes, new_delalloc_bytes,
117          * defrag_bytes, disk_i_size, outstanding_extents, csum_bytes and to
118          * update the VFS' inode number of bytes used.
119          */
120         spinlock_t lock;
121
122         /* the extent_tree has caches of all the extent mappings to disk */
123         struct extent_map_tree extent_tree;
124
125         /* the io_tree does range state (DIRTY, LOCKED etc) */
126         struct extent_io_tree io_tree;
127
128         /*
129          * Keep track of where the inode has extent items mapped in order to
130          * make sure the i_size adjustments are accurate. Not required when the
131          * filesystem is NO_HOLES, the status can't be set while mounted as
132          * it's a mkfs-time feature.
133          */
134         struct extent_io_tree *file_extent_tree;
135
136         /* held while logging the inode in tree-log.c */
137         struct mutex log_mutex;
138
139         /*
140          * Counters to keep track of the number of extent item's we may use due
141          * to delalloc and such.  outstanding_extents is the number of extent
142          * items we think we'll end up using, and reserved_extents is the number
143          * of extent items we've reserved metadata for. Protected by 'lock'.
144          */
145         unsigned outstanding_extents;
146
147         /* used to order data wrt metadata */
148         spinlock_t ordered_tree_lock;
149         struct rb_root ordered_tree;
150         struct rb_node *ordered_tree_last;
151
152         /* list of all the delalloc inodes in the FS.  There are times we need
153          * to write all the delalloc pages to disk, and this list is used
154          * to walk them all.
155          */
156         struct list_head delalloc_inodes;
157
158         /* node for the red-black tree that links inodes in subvolume root */
159         struct rb_node rb_node;
160
161         unsigned long runtime_flags;
162
163         /* full 64 bit generation number, struct vfs_inode doesn't have a big
164          * enough field for this.
165          */
166         u64 generation;
167
168         /*
169          * ID of the transaction handle that last modified this inode.
170          * Protected by 'lock'.
171          */
172         u64 last_trans;
173
174         /*
175          * ID of the transaction that last logged this inode.
176          * Protected by 'lock'.
177          */
178         u64 logged_trans;
179
180         /*
181          * Log transaction ID when this inode was last modified.
182          * Protected by 'lock'.
183          */
184         int last_sub_trans;
185
186         /* A local copy of root's last_log_commit. Protected by 'lock'. */
187         int last_log_commit;
188
189         union {
190                 /*
191                  * Total number of bytes pending delalloc, used by stat to
192                  * calculate the real block usage of the file. This is used
193                  * only for files. Protected by 'lock'.
194                  */
195                 u64 delalloc_bytes;
196                 /*
197                  * The lowest possible index of the next dir index key which
198                  * points to an inode that needs to be logged.
199                  * This is used only for directories.
200                  * Use the helpers btrfs_get_first_dir_index_to_log() and
201                  * btrfs_set_first_dir_index_to_log() to access this field.
202                  */
203                 u64 first_dir_index_to_log;
204         };
205
206         union {
207                 /*
208                  * Total number of bytes pending delalloc that fall within a file
209                  * range that is either a hole or beyond EOF (and no prealloc extent
210                  * exists in the range). This is always <= delalloc_bytes and this
211                  * is used only for files. Protected by 'lock'.
212                  */
213                 u64 new_delalloc_bytes;
214                 /*
215                  * The offset of the last dir index key that was logged.
216                  * This is used only for directories.
217                  */
218                 u64 last_dir_index_offset;
219         };
220
221         /*
222          * Total number of bytes pending defrag, used by stat to check whether
223          * it needs COW. Protected by 'lock'.
224          */
225         u64 defrag_bytes;
226
227         /*
228          * The size of the file stored in the metadata on disk.  data=ordered
229          * means the in-memory i_size might be larger than the size on disk
230          * because not all the blocks are written yet. Protected by 'lock'.
231          */
232         u64 disk_i_size;
233
234         /*
235          * If this is a directory then index_cnt is the counter for the index
236          * number for new files that are created. For an empty directory, this
237          * must be initialized to BTRFS_DIR_START_INDEX.
238          */
239         u64 index_cnt;
240
241         /* Cache the directory index number to speed the dir/file remove */
242         u64 dir_index;
243
244         /* the fsync log has some corner cases that mean we have to check
245          * directories to see if any unlinks have been done before
246          * the directory was logged.  See tree-log.c for all the
247          * details
248          */
249         u64 last_unlink_trans;
250
251         /*
252          * The id/generation of the last transaction where this inode was
253          * either the source or the destination of a clone/dedupe operation.
254          * Used when logging an inode to know if there are shared extents that
255          * need special care when logging checksum items, to avoid duplicate
256          * checksum items in a log (which can lead to a corruption where we end
257          * up with missing checksum ranges after log replay).
258          * Protected by the vfs inode lock.
259          */
260         u64 last_reflink_trans;
261
262         /*
263          * Number of bytes outstanding that are going to need csums.  This is
264          * used in ENOSPC accounting. Protected by 'lock'.
265          */
266         u64 csum_bytes;
267
268         /* Backwards incompatible flags, lower half of inode_item::flags  */
269         u32 flags;
270         /* Read-only compatibility flags, upper half of inode_item::flags */
271         u32 ro_flags;
272
273         struct btrfs_block_rsv block_rsv;
274
275         struct btrfs_delayed_node *delayed_node;
276
277         /* File creation time. */
278         u64 i_otime_sec;
279         u32 i_otime_nsec;
280
281         /* Hook into fs_info->delayed_iputs */
282         struct list_head delayed_iput;
283
284         struct rw_semaphore i_mmap_lock;
285         struct inode vfs_inode;
286 };
287
288 static inline u64 btrfs_get_first_dir_index_to_log(const struct btrfs_inode *inode)
289 {
290         return READ_ONCE(inode->first_dir_index_to_log);
291 }
292
293 static inline void btrfs_set_first_dir_index_to_log(struct btrfs_inode *inode,
294                                                     u64 index)
295 {
296         WRITE_ONCE(inode->first_dir_index_to_log, index);
297 }
298
299 static inline struct btrfs_inode *BTRFS_I(const struct inode *inode)
300 {
301         return container_of(inode, struct btrfs_inode, vfs_inode);
302 }
303
304 static inline unsigned long btrfs_inode_hash(u64 objectid,
305                                              const struct btrfs_root *root)
306 {
307         u64 h = objectid ^ (root->root_key.objectid * GOLDEN_RATIO_PRIME);
308
309 #if BITS_PER_LONG == 32
310         h = (h >> 32) ^ (h & 0xffffffff);
311 #endif
312
313         return (unsigned long)h;
314 }
315
316 #if BITS_PER_LONG == 32
317
318 /*
319  * On 32 bit systems the i_ino of struct inode is 32 bits (unsigned long), so
320  * we use the inode's location objectid which is a u64 to avoid truncation.
321  */
322 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
323 {
324         u64 ino = inode->location.objectid;
325
326         /* type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY: subvol dir */
327         if (inode->location.type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY)
328                 ino = inode->vfs_inode.i_ino;
329         return ino;
330 }
331
332 #else
333
334 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
335 {
336         return inode->vfs_inode.i_ino;
337 }
338
339 #endif
340
341 static inline void btrfs_i_size_write(struct btrfs_inode *inode, u64 size)
342 {
343         i_size_write(&inode->vfs_inode, size);
344         inode->disk_i_size = size;
345 }
346
347 static inline bool btrfs_is_free_space_inode(struct btrfs_inode *inode)
348 {
349         return test_bit(BTRFS_INODE_FREE_SPACE_INODE, &inode->runtime_flags);
350 }
351
352 static inline bool is_data_inode(struct inode *inode)
353 {
354         return btrfs_ino(BTRFS_I(inode)) != BTRFS_BTREE_INODE_OBJECTID;
355 }
356
357 static inline void btrfs_mod_outstanding_extents(struct btrfs_inode *inode,
358                                                  int mod)
359 {
360         lockdep_assert_held(&inode->lock);
361         inode->outstanding_extents += mod;
362         if (btrfs_is_free_space_inode(inode))
363                 return;
364         trace_btrfs_inode_mod_outstanding_extents(inode->root, btrfs_ino(inode),
365                                                   mod, inode->outstanding_extents);
366 }
367
368 /*
369  * Called every time after doing a buffered, direct IO or memory mapped write.
370  *
371  * This is to ensure that if we write to a file that was previously fsynced in
372  * the current transaction, then try to fsync it again in the same transaction,
373  * we will know that there were changes in the file and that it needs to be
374  * logged.
375  */
376 static inline void btrfs_set_inode_last_sub_trans(struct btrfs_inode *inode)
377 {
378         spin_lock(&inode->lock);
379         inode->last_sub_trans = inode->root->log_transid;
380         spin_unlock(&inode->lock);
381 }
382
383 /*
384  * Should be called while holding the inode's VFS lock in exclusive mode or in a
385  * context where no one else can access the inode concurrently (during inode
386  * creation or when loading an inode from disk).
387  */
388 static inline void btrfs_set_inode_full_sync(struct btrfs_inode *inode)
389 {
390         set_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
391         /*
392          * The inode may have been part of a reflink operation in the last
393          * transaction that modified it, and then a fsync has reset the
394          * last_reflink_trans to avoid subsequent fsyncs in the same
395          * transaction to do unnecessary work. So update last_reflink_trans
396          * to the last_trans value (we have to be pessimistic and assume a
397          * reflink happened).
398          *
399          * The ->last_trans is protected by the inode's spinlock and we can
400          * have a concurrent ordered extent completion update it. Also set
401          * last_reflink_trans to ->last_trans only if the former is less than
402          * the later, because we can be called in a context where
403          * last_reflink_trans was set to the current transaction generation
404          * while ->last_trans was not yet updated in the current transaction,
405          * and therefore has a lower value.
406          */
407         spin_lock(&inode->lock);
408         if (inode->last_reflink_trans < inode->last_trans)
409                 inode->last_reflink_trans = inode->last_trans;
410         spin_unlock(&inode->lock);
411 }
412
413 static inline bool btrfs_inode_in_log(struct btrfs_inode *inode, u64 generation)
414 {
415         bool ret = false;
416
417         spin_lock(&inode->lock);
418         if (inode->logged_trans == generation &&
419             inode->last_sub_trans <= inode->last_log_commit &&
420             inode->last_sub_trans <= btrfs_get_root_last_log_commit(inode->root))
421                 ret = true;
422         spin_unlock(&inode->lock);
423         return ret;
424 }
425
426 /*
427  * Check if the inode has flags compatible with compression
428  */
429 static inline bool btrfs_inode_can_compress(const struct btrfs_inode *inode)
430 {
431         if (inode->flags & BTRFS_INODE_NODATACOW ||
432             inode->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)
433                 return false;
434         return true;
435 }
436
437 /* Array of bytes with variable length, hexadecimal format 0x1234 */
438 #define CSUM_FMT                                "0x%*phN"
439 #define CSUM_FMT_VALUE(size, bytes)             size, bytes
440
441 int btrfs_check_sector_csum(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct page *page,
442                             u32 pgoff, u8 *csum, const u8 * const csum_expected);
443 bool btrfs_data_csum_ok(struct btrfs_bio *bbio, struct btrfs_device *dev,
444                         u32 bio_offset, struct bio_vec *bv);
445 noinline int can_nocow_extent(struct inode *inode, u64 offset, u64 *len,
446                               u64 *orig_start, u64 *orig_block_len,
447                               u64 *ram_bytes, bool nowait, bool strict);
448
449 void btrfs_del_delalloc_inode(struct btrfs_inode *inode);
450 struct inode *btrfs_lookup_dentry(struct inode *dir, struct dentry *dentry);
451 int btrfs_set_inode_index(struct btrfs_inode *dir, u64 *index);
452 int btrfs_unlink_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
453                        struct btrfs_inode *dir, struct btrfs_inode *inode,
454                        const struct fscrypt_str *name);
455 int btrfs_add_link(struct btrfs_trans_handle *trans,
456                    struct btrfs_inode *parent_inode, struct btrfs_inode *inode,
457                    const struct fscrypt_str *name, int add_backref, u64 index);
458 int btrfs_delete_subvolume(struct btrfs_inode *dir, struct dentry *dentry);
459 int btrfs_truncate_block(struct btrfs_inode *inode, loff_t from, loff_t len,
460                          int front);
461
462 int btrfs_start_delalloc_snapshot(struct btrfs_root *root, bool in_reclaim_context);
463 int btrfs_start_delalloc_roots(struct btrfs_fs_info *fs_info, long nr,
464                                bool in_reclaim_context);
465 int btrfs_set_extent_delalloc(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
466                               unsigned int extra_bits,
467                               struct extent_state **cached_state);
468
469 struct btrfs_new_inode_args {
470         /* Input */
471         struct inode *dir;
472         struct dentry *dentry;
473         struct inode *inode;
474         bool orphan;
475         bool subvol;
476
477         /* Output from btrfs_new_inode_prepare(), input to btrfs_create_new_inode(). */
478         struct posix_acl *default_acl;
479         struct posix_acl *acl;
480         struct fscrypt_name fname;
481 };
482
483 int btrfs_new_inode_prepare(struct btrfs_new_inode_args *args,
484                             unsigned int *trans_num_items);
485 int btrfs_create_new_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
486                            struct btrfs_new_inode_args *args);
487 void btrfs_new_inode_args_destroy(struct btrfs_new_inode_args *args);
488 struct inode *btrfs_new_subvol_inode(struct mnt_idmap *idmap,
489                                      struct inode *dir);
490  void btrfs_set_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode, struct extent_state *state,
491                                 u32 bits);
492 void btrfs_clear_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode,
493                                  struct extent_state *state, u32 bits);
494 void btrfs_merge_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode, struct extent_state *new,
495                                  struct extent_state *other);
496 void btrfs_split_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode,
497                                  struct extent_state *orig, u64 split);
498 void btrfs_set_range_writeback(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end);
499 vm_fault_t btrfs_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf);
500 void btrfs_evict_inode(struct inode *inode);
501 struct inode *btrfs_alloc_inode(struct super_block *sb);
502 void btrfs_destroy_inode(struct inode *inode);
503 void btrfs_free_inode(struct inode *inode);
504 int btrfs_drop_inode(struct inode *inode);
505 int __init btrfs_init_cachep(void);
506 void __cold btrfs_destroy_cachep(void);
507 struct inode *btrfs_iget_path(struct super_block *s, u64 ino,
508                               struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path);
509 struct inode *btrfs_iget(struct super_block *s, u64 ino, struct btrfs_root *root);
510 struct extent_map *btrfs_get_extent(struct btrfs_inode *inode,
511                                     struct page *page, u64 start, u64 len);
512 int btrfs_update_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
513                        struct btrfs_inode *inode);
514 int btrfs_update_inode_fallback(struct btrfs_trans_handle *trans,
515                                 struct btrfs_inode *inode);
516 int btrfs_orphan_add(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_inode *inode);
517 int btrfs_orphan_cleanup(struct btrfs_root *root);
518 int btrfs_cont_expand(struct btrfs_inode *inode, loff_t oldsize, loff_t size);
519 void btrfs_add_delayed_iput(struct btrfs_inode *inode);
520 void btrfs_run_delayed_iputs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
521 int btrfs_wait_on_delayed_iputs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
522 int btrfs_prealloc_file_range(struct inode *inode, int mode,
523                               u64 start, u64 num_bytes, u64 min_size,
524                               loff_t actual_len, u64 *alloc_hint);
525 int btrfs_prealloc_file_range_trans(struct inode *inode,
526                                     struct btrfs_trans_handle *trans, int mode,
527                                     u64 start, u64 num_bytes, u64 min_size,
528                                     loff_t actual_len, u64 *alloc_hint);
529 int btrfs_run_delalloc_range(struct btrfs_inode *inode, struct page *locked_page,
530                              u64 start, u64 end, struct writeback_control *wbc);
531 int btrfs_writepage_cow_fixup(struct page *page);
532 int btrfs_encoded_io_compression_from_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info,
533                                              int compress_type);
534 int btrfs_encoded_read_regular_fill_pages(struct btrfs_inode *inode,
535                                           u64 file_offset, u64 disk_bytenr,
536                                           u64 disk_io_size,
537                                           struct page **pages);
538 ssize_t btrfs_encoded_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
539                            struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded);
540 ssize_t btrfs_do_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
541                                const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded);
542
543 ssize_t btrfs_dio_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
544                        size_t done_before);
545 struct iomap_dio *btrfs_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
546                                   size_t done_before);
547
548 extern const struct dentry_operations btrfs_dentry_operations;
549
550 /* Inode locking type flags, by default the exclusive lock is taken. */
551 enum btrfs_ilock_type {
552         ENUM_BIT(BTRFS_ILOCK_SHARED),
553         ENUM_BIT(BTRFS_ILOCK_TRY),
554         ENUM_BIT(BTRFS_ILOCK_MMAP),
555 };
556
557 int btrfs_inode_lock(struct btrfs_inode *inode, unsigned int ilock_flags);
558 void btrfs_inode_unlock(struct btrfs_inode *inode, unsigned int ilock_flags);
559 void btrfs_update_inode_bytes(struct btrfs_inode *inode, const u64 add_bytes,
560                               const u64 del_bytes);
561 void btrfs_assert_inode_range_clean(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end);
562
563 #endif