Merge tag 'trace-v6.5-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/trace/linux...
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / btrfs / volumes.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #include <linux/sched.h>
7 #include <linux/sched/mm.h>
8 #include <linux/slab.h>
9 #include <linux/ratelimit.h>
10 #include <linux/kthread.h>
11 #include <linux/semaphore.h>
12 #include <linux/uuid.h>
13 #include <linux/list_sort.h>
14 #include <linux/namei.h>
15 #include "misc.h"
16 #include "ctree.h"
17 #include "extent_map.h"
18 #include "disk-io.h"
19 #include "transaction.h"
20 #include "print-tree.h"
21 #include "volumes.h"
22 #include "raid56.h"
23 #include "rcu-string.h"
24 #include "dev-replace.h"
25 #include "sysfs.h"
26 #include "tree-checker.h"
27 #include "space-info.h"
28 #include "block-group.h"
29 #include "discard.h"
30 #include "zoned.h"
31 #include "fs.h"
32 #include "accessors.h"
33 #include "uuid-tree.h"
34 #include "ioctl.h"
35 #include "relocation.h"
36 #include "scrub.h"
37 #include "super.h"
38
39 #define BTRFS_BLOCK_GROUP_STRIPE_MASK   (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 | \
40                                          BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 | \
41                                          BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
42
43 const struct btrfs_raid_attr btrfs_raid_array[BTRFS_NR_RAID_TYPES] = {
44         [BTRFS_RAID_RAID10] = {
45                 .sub_stripes    = 2,
46                 .dev_stripes    = 1,
47                 .devs_max       = 0,    /* 0 == as many as possible */
48                 .devs_min       = 2,
49                 .tolerated_failures = 1,
50                 .devs_increment = 2,
51                 .ncopies        = 2,
52                 .nparity        = 0,
53                 .raid_name      = "raid10",
54                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10,
55                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID10_MIN_NOT_MET,
56         },
57         [BTRFS_RAID_RAID1] = {
58                 .sub_stripes    = 1,
59                 .dev_stripes    = 1,
60                 .devs_max       = 2,
61                 .devs_min       = 2,
62                 .tolerated_failures = 1,
63                 .devs_increment = 2,
64                 .ncopies        = 2,
65                 .nparity        = 0,
66                 .raid_name      = "raid1",
67                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1,
68                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1_MIN_NOT_MET,
69         },
70         [BTRFS_RAID_RAID1C3] = {
71                 .sub_stripes    = 1,
72                 .dev_stripes    = 1,
73                 .devs_max       = 3,
74                 .devs_min       = 3,
75                 .tolerated_failures = 2,
76                 .devs_increment = 3,
77                 .ncopies        = 3,
78                 .nparity        = 0,
79                 .raid_name      = "raid1c3",
80                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3,
81                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1C3_MIN_NOT_MET,
82         },
83         [BTRFS_RAID_RAID1C4] = {
84                 .sub_stripes    = 1,
85                 .dev_stripes    = 1,
86                 .devs_max       = 4,
87                 .devs_min       = 4,
88                 .tolerated_failures = 3,
89                 .devs_increment = 4,
90                 .ncopies        = 4,
91                 .nparity        = 0,
92                 .raid_name      = "raid1c4",
93                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4,
94                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1C4_MIN_NOT_MET,
95         },
96         [BTRFS_RAID_DUP] = {
97                 .sub_stripes    = 1,
98                 .dev_stripes    = 2,
99                 .devs_max       = 1,
100                 .devs_min       = 1,
101                 .tolerated_failures = 0,
102                 .devs_increment = 1,
103                 .ncopies        = 2,
104                 .nparity        = 0,
105                 .raid_name      = "dup",
106                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP,
107                 .mindev_error   = 0,
108         },
109         [BTRFS_RAID_RAID0] = {
110                 .sub_stripes    = 1,
111                 .dev_stripes    = 1,
112                 .devs_max       = 0,
113                 .devs_min       = 1,
114                 .tolerated_failures = 0,
115                 .devs_increment = 1,
116                 .ncopies        = 1,
117                 .nparity        = 0,
118                 .raid_name      = "raid0",
119                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0,
120                 .mindev_error   = 0,
121         },
122         [BTRFS_RAID_SINGLE] = {
123                 .sub_stripes    = 1,
124                 .dev_stripes    = 1,
125                 .devs_max       = 1,
126                 .devs_min       = 1,
127                 .tolerated_failures = 0,
128                 .devs_increment = 1,
129                 .ncopies        = 1,
130                 .nparity        = 0,
131                 .raid_name      = "single",
132                 .bg_flag        = 0,
133                 .mindev_error   = 0,
134         },
135         [BTRFS_RAID_RAID5] = {
136                 .sub_stripes    = 1,
137                 .dev_stripes    = 1,
138                 .devs_max       = 0,
139                 .devs_min       = 2,
140                 .tolerated_failures = 1,
141                 .devs_increment = 1,
142                 .ncopies        = 1,
143                 .nparity        = 1,
144                 .raid_name      = "raid5",
145                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5,
146                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID5_MIN_NOT_MET,
147         },
148         [BTRFS_RAID_RAID6] = {
149                 .sub_stripes    = 1,
150                 .dev_stripes    = 1,
151                 .devs_max       = 0,
152                 .devs_min       = 3,
153                 .tolerated_failures = 2,
154                 .devs_increment = 1,
155                 .ncopies        = 1,
156                 .nparity        = 2,
157                 .raid_name      = "raid6",
158                 .bg_flag        = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6,
159                 .mindev_error   = BTRFS_ERROR_DEV_RAID6_MIN_NOT_MET,
160         },
161 };
162
163 /*
164  * Convert block group flags (BTRFS_BLOCK_GROUP_*) to btrfs_raid_types, which
165  * can be used as index to access btrfs_raid_array[].
166  */
167 enum btrfs_raid_types __attribute_const__ btrfs_bg_flags_to_raid_index(u64 flags)
168 {
169         const u64 profile = (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK);
170
171         if (!profile)
172                 return BTRFS_RAID_SINGLE;
173
174         return BTRFS_BG_FLAG_TO_INDEX(profile);
175 }
176
177 const char *btrfs_bg_type_to_raid_name(u64 flags)
178 {
179         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(flags);
180
181         if (index >= BTRFS_NR_RAID_TYPES)
182                 return NULL;
183
184         return btrfs_raid_array[index].raid_name;
185 }
186
187 int btrfs_nr_parity_stripes(u64 type)
188 {
189         enum btrfs_raid_types index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
190
191         return btrfs_raid_array[index].nparity;
192 }
193
194 /*
195  * Fill @buf with textual description of @bg_flags, no more than @size_buf
196  * bytes including terminating null byte.
197  */
198 void btrfs_describe_block_groups(u64 bg_flags, char *buf, u32 size_buf)
199 {
200         int i;
201         int ret;
202         char *bp = buf;
203         u64 flags = bg_flags;
204         u32 size_bp = size_buf;
205
206         if (!flags) {
207                 strcpy(bp, "NONE");
208                 return;
209         }
210
211 #define DESCRIBE_FLAG(flag, desc)                                               \
212         do {                                                            \
213                 if (flags & (flag)) {                                   \
214                         ret = snprintf(bp, size_bp, "%s|", (desc));     \
215                         if (ret < 0 || ret >= size_bp)                  \
216                                 goto out_overflow;                      \
217                         size_bp -= ret;                                 \
218                         bp += ret;                                      \
219                         flags &= ~(flag);                               \
220                 }                                                       \
221         } while (0)
222
223         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA, "data");
224         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM, "system");
225         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA, "metadata");
226
227         DESCRIBE_FLAG(BTRFS_AVAIL_ALLOC_BIT_SINGLE, "single");
228         for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++)
229                 DESCRIBE_FLAG(btrfs_raid_array[i].bg_flag,
230                               btrfs_raid_array[i].raid_name);
231 #undef DESCRIBE_FLAG
232
233         if (flags) {
234                 ret = snprintf(bp, size_bp, "0x%llx|", flags);
235                 size_bp -= ret;
236         }
237
238         if (size_bp < size_buf)
239                 buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last | */
240
241         /*
242          * The text is trimmed, it's up to the caller to provide sufficiently
243          * large buffer
244          */
245 out_overflow:;
246 }
247
248 static int init_first_rw_device(struct btrfs_trans_handle *trans);
249 static int btrfs_relocate_sys_chunks(struct btrfs_fs_info *fs_info);
250 static void btrfs_dev_stat_print_on_load(struct btrfs_device *device);
251
252 /*
253  * Device locking
254  * ==============
255  *
256  * There are several mutexes that protect manipulation of devices and low-level
257  * structures like chunks but not block groups, extents or files
258  *
259  * uuid_mutex (global lock)
260  * ------------------------
261  * protects the fs_uuids list that tracks all per-fs fs_devices, resulting from
262  * the SCAN_DEV ioctl registration or from mount either implicitly (the first
263  * device) or requested by the device= mount option
264  *
265  * the mutex can be very coarse and can cover long-running operations
266  *
267  * protects: updates to fs_devices counters like missing devices, rw devices,
268  * seeding, structure cloning, opening/closing devices at mount/umount time
269  *
270  * global::fs_devs - add, remove, updates to the global list
271  *
272  * does not protect: manipulation of the fs_devices::devices list in general
273  * but in mount context it could be used to exclude list modifications by eg.
274  * scan ioctl
275  *
276  * btrfs_device::name - renames (write side), read is RCU
277  *
278  * fs_devices::device_list_mutex (per-fs, with RCU)
279  * ------------------------------------------------
280  * protects updates to fs_devices::devices, ie. adding and deleting
281  *
282  * simple list traversal with read-only actions can be done with RCU protection
283  *
284  * may be used to exclude some operations from running concurrently without any
285  * modifications to the list (see write_all_supers)
286  *
287  * Is not required at mount and close times, because our device list is
288  * protected by the uuid_mutex at that point.
289  *
290  * balance_mutex
291  * -------------
292  * protects balance structures (status, state) and context accessed from
293  * several places (internally, ioctl)
294  *
295  * chunk_mutex
296  * -----------
297  * protects chunks, adding or removing during allocation, trim or when a new
298  * device is added/removed. Additionally it also protects post_commit_list of
299  * individual devices, since they can be added to the transaction's
300  * post_commit_list only with chunk_mutex held.
301  *
302  * cleaner_mutex
303  * -------------
304  * a big lock that is held by the cleaner thread and prevents running subvolume
305  * cleaning together with relocation or delayed iputs
306  *
307  *
308  * Lock nesting
309  * ============
310  *
311  * uuid_mutex
312  *   device_list_mutex
313  *     chunk_mutex
314  *   balance_mutex
315  *
316  *
317  * Exclusive operations
318  * ====================
319  *
320  * Maintains the exclusivity of the following operations that apply to the
321  * whole filesystem and cannot run in parallel.
322  *
323  * - Balance (*)
324  * - Device add
325  * - Device remove
326  * - Device replace (*)
327  * - Resize
328  *
329  * The device operations (as above) can be in one of the following states:
330  *
331  * - Running state
332  * - Paused state
333  * - Completed state
334  *
335  * Only device operations marked with (*) can go into the Paused state for the
336  * following reasons:
337  *
338  * - ioctl (only Balance can be Paused through ioctl)
339  * - filesystem remounted as read-only
340  * - filesystem unmounted and mounted as read-only
341  * - system power-cycle and filesystem mounted as read-only
342  * - filesystem or device errors leading to forced read-only
343  *
344  * The status of exclusive operation is set and cleared atomically.
345  * During the course of Paused state, fs_info::exclusive_operation remains set.
346  * A device operation in Paused or Running state can be canceled or resumed
347  * either by ioctl (Balance only) or when remounted as read-write.
348  * The exclusive status is cleared when the device operation is canceled or
349  * completed.
350  */
351
352 DEFINE_MUTEX(uuid_mutex);
353 static LIST_HEAD(fs_uuids);
354 struct list_head * __attribute_const__ btrfs_get_fs_uuids(void)
355 {
356         return &fs_uuids;
357 }
358
359 /*
360  * alloc_fs_devices - allocate struct btrfs_fs_devices
361  * @fsid:               if not NULL, copy the UUID to fs_devices::fsid
362  * @metadata_fsid:      if not NULL, copy the UUID to fs_devices::metadata_fsid
363  *
364  * Return a pointer to a new struct btrfs_fs_devices on success, or ERR_PTR().
365  * The returned struct is not linked onto any lists and can be destroyed with
366  * kfree() right away.
367  */
368 static struct btrfs_fs_devices *alloc_fs_devices(const u8 *fsid,
369                                                  const u8 *metadata_fsid)
370 {
371         struct btrfs_fs_devices *fs_devs;
372
373         ASSERT(fsid || !metadata_fsid);
374
375         fs_devs = kzalloc(sizeof(*fs_devs), GFP_KERNEL);
376         if (!fs_devs)
377                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
378
379         mutex_init(&fs_devs->device_list_mutex);
380
381         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->devices);
382         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->alloc_list);
383         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->fs_list);
384         INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->seed_list);
385
386         if (fsid) {
387                 memcpy(fs_devs->fsid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
388                 memcpy(fs_devs->metadata_uuid,
389                        metadata_fsid ?: fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
390         }
391
392         return fs_devs;
393 }
394
395 static void btrfs_free_device(struct btrfs_device *device)
396 {
397         WARN_ON(!list_empty(&device->post_commit_list));
398         rcu_string_free(device->name);
399         extent_io_tree_release(&device->alloc_state);
400         btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
401         kfree(device);
402 }
403
404 static void free_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
405 {
406         struct btrfs_device *device;
407
408         WARN_ON(fs_devices->opened);
409         while (!list_empty(&fs_devices->devices)) {
410                 device = list_entry(fs_devices->devices.next,
411                                     struct btrfs_device, dev_list);
412                 list_del(&device->dev_list);
413                 btrfs_free_device(device);
414         }
415         kfree(fs_devices);
416 }
417
418 void __exit btrfs_cleanup_fs_uuids(void)
419 {
420         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
421
422         while (!list_empty(&fs_uuids)) {
423                 fs_devices = list_entry(fs_uuids.next,
424                                         struct btrfs_fs_devices, fs_list);
425                 list_del(&fs_devices->fs_list);
426                 free_fs_devices(fs_devices);
427         }
428 }
429
430 static bool match_fsid_fs_devices(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
431                                   const u8 *fsid, const u8 *metadata_fsid)
432 {
433         if (memcmp(fsid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
434                 return false;
435
436         if (!metadata_fsid)
437                 return true;
438
439         if (memcmp(metadata_fsid, fs_devices->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
440                 return false;
441
442         return true;
443 }
444
445 static noinline struct btrfs_fs_devices *find_fsid(
446                 const u8 *fsid, const u8 *metadata_fsid)
447 {
448         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
449
450         ASSERT(fsid);
451
452         /* Handle non-split brain cases */
453         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
454                 if (match_fsid_fs_devices(fs_devices, fsid, metadata_fsid))
455                         return fs_devices;
456         }
457         return NULL;
458 }
459
460 /*
461  * First check if the metadata_uuid is different from the fsid in the given
462  * fs_devices. Then check if the given fsid is the same as the metadata_uuid
463  * in the fs_devices. If it is, return true; otherwise, return false.
464  */
465 static inline bool check_fsid_changed(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
466                                       const u8 *fsid)
467 {
468         return memcmp(fs_devices->fsid, fs_devices->metadata_uuid,
469                       BTRFS_FSID_SIZE) != 0 &&
470                memcmp(fs_devices->metadata_uuid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE) == 0;
471 }
472
473 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_with_metadata_uuid(
474                                 struct btrfs_super_block *disk_super)
475 {
476
477         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
478
479         /*
480          * Handle scanned device having completed its fsid change but
481          * belonging to a fs_devices that was created by first scanning
482          * a device which didn't have its fsid/metadata_uuid changed
483          * at all and the CHANGING_FSID_V2 flag set.
484          */
485         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
486                 if (!fs_devices->fsid_change)
487                         continue;
488
489                 if (match_fsid_fs_devices(fs_devices, disk_super->metadata_uuid,
490                                           fs_devices->fsid))
491                         return fs_devices;
492         }
493
494         /*
495          * Handle scanned device having completed its fsid change but
496          * belonging to a fs_devices that was created by a device that
497          * has an outdated pair of fsid/metadata_uuid and
498          * CHANGING_FSID_V2 flag set.
499          */
500         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
501                 if (!fs_devices->fsid_change)
502                         continue;
503
504                 if (check_fsid_changed(fs_devices, disk_super->metadata_uuid))
505                         return fs_devices;
506         }
507
508         return find_fsid(disk_super->fsid, disk_super->metadata_uuid);
509 }
510
511
512 static int
513 btrfs_get_bdev_and_sb(const char *device_path, blk_mode_t flags, void *holder,
514                       int flush, struct block_device **bdev,
515                       struct btrfs_super_block **disk_super)
516 {
517         int ret;
518
519         *bdev = blkdev_get_by_path(device_path, flags, holder, NULL);
520
521         if (IS_ERR(*bdev)) {
522                 ret = PTR_ERR(*bdev);
523                 goto error;
524         }
525
526         if (flush)
527                 sync_blockdev(*bdev);
528         ret = set_blocksize(*bdev, BTRFS_BDEV_BLOCKSIZE);
529         if (ret) {
530                 blkdev_put(*bdev, holder);
531                 goto error;
532         }
533         invalidate_bdev(*bdev);
534         *disk_super = btrfs_read_dev_super(*bdev);
535         if (IS_ERR(*disk_super)) {
536                 ret = PTR_ERR(*disk_super);
537                 blkdev_put(*bdev, holder);
538                 goto error;
539         }
540
541         return 0;
542
543 error:
544         *bdev = NULL;
545         return ret;
546 }
547
548 /*
549  *  Search and remove all stale devices (which are not mounted).  When both
550  *  inputs are NULL, it will search and release all stale devices.
551  *
552  *  @devt:         Optional. When provided will it release all unmounted devices
553  *                 matching this devt only.
554  *  @skip_device:  Optional. Will skip this device when searching for the stale
555  *                 devices.
556  *
557  *  Return:     0 for success or if @devt is 0.
558  *              -EBUSY if @devt is a mounted device.
559  *              -ENOENT if @devt does not match any device in the list.
560  */
561 static int btrfs_free_stale_devices(dev_t devt, struct btrfs_device *skip_device)
562 {
563         struct btrfs_fs_devices *fs_devices, *tmp_fs_devices;
564         struct btrfs_device *device, *tmp_device;
565         int ret = 0;
566
567         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
568
569         if (devt)
570                 ret = -ENOENT;
571
572         list_for_each_entry_safe(fs_devices, tmp_fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
573
574                 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
575                 list_for_each_entry_safe(device, tmp_device,
576                                          &fs_devices->devices, dev_list) {
577                         if (skip_device && skip_device == device)
578                                 continue;
579                         if (devt && devt != device->devt)
580                                 continue;
581                         if (fs_devices->opened) {
582                                 /* for an already deleted device return 0 */
583                                 if (devt && ret != 0)
584                                         ret = -EBUSY;
585                                 break;
586                         }
587
588                         /* delete the stale device */
589                         fs_devices->num_devices--;
590                         list_del(&device->dev_list);
591                         btrfs_free_device(device);
592
593                         ret = 0;
594                 }
595                 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
596
597                 if (fs_devices->num_devices == 0) {
598                         btrfs_sysfs_remove_fsid(fs_devices);
599                         list_del(&fs_devices->fs_list);
600                         free_fs_devices(fs_devices);
601                 }
602         }
603
604         return ret;
605 }
606
607 /*
608  * This is only used on mount, and we are protected from competing things
609  * messing with our fs_devices by the uuid_mutex, thus we do not need the
610  * fs_devices->device_list_mutex here.
611  */
612 static int btrfs_open_one_device(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
613                         struct btrfs_device *device, blk_mode_t flags,
614                         void *holder)
615 {
616         struct block_device *bdev;
617         struct btrfs_super_block *disk_super;
618         u64 devid;
619         int ret;
620
621         if (device->bdev)
622                 return -EINVAL;
623         if (!device->name)
624                 return -EINVAL;
625
626         ret = btrfs_get_bdev_and_sb(device->name->str, flags, holder, 1,
627                                     &bdev, &disk_super);
628         if (ret)
629                 return ret;
630
631         devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
632         if (devid != device->devid)
633                 goto error_free_page;
634
635         if (memcmp(device->uuid, disk_super->dev_item.uuid, BTRFS_UUID_SIZE))
636                 goto error_free_page;
637
638         device->generation = btrfs_super_generation(disk_super);
639
640         if (btrfs_super_flags(disk_super) & BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING) {
641                 if (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
642                     BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID) {
643                         pr_err(
644                 "BTRFS: Invalid seeding and uuid-changed device detected\n");
645                         goto error_free_page;
646                 }
647
648                 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
649                 fs_devices->seeding = true;
650         } else {
651                 if (bdev_read_only(bdev))
652                         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
653                 else
654                         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
655         }
656
657         if (!bdev_nonrot(bdev))
658                 fs_devices->rotating = true;
659
660         if (bdev_max_discard_sectors(bdev))
661                 fs_devices->discardable = true;
662
663         device->bdev = bdev;
664         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
665         device->holder = holder;
666
667         fs_devices->open_devices++;
668         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
669             device->devid != BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID) {
670                 fs_devices->rw_devices++;
671                 list_add_tail(&device->dev_alloc_list, &fs_devices->alloc_list);
672         }
673         btrfs_release_disk_super(disk_super);
674
675         return 0;
676
677 error_free_page:
678         btrfs_release_disk_super(disk_super);
679         blkdev_put(bdev, holder);
680
681         return -EINVAL;
682 }
683
684 /*
685  * Handle scanned device having its CHANGING_FSID_V2 flag set and the fs_devices
686  * being created with a disk that has already completed its fsid change. Such
687  * disk can belong to an fs which has its FSID changed or to one which doesn't.
688  * Handle both cases here.
689  */
690 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_inprogress(
691                                         struct btrfs_super_block *disk_super)
692 {
693         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
694
695         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
696                 if (fs_devices->fsid_change)
697                         continue;
698
699                 if (check_fsid_changed(fs_devices,  disk_super->fsid))
700                         return fs_devices;
701         }
702
703         return find_fsid(disk_super->fsid, NULL);
704 }
705
706 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_changed(
707                                         struct btrfs_super_block *disk_super)
708 {
709         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
710
711         /*
712          * Handles the case where scanned device is part of an fs that had
713          * multiple successful changes of FSID but currently device didn't
714          * observe it. Meaning our fsid will be different than theirs. We need
715          * to handle two subcases :
716          *  1 - The fs still continues to have different METADATA/FSID uuids.
717          *  2 - The fs is switched back to its original FSID (METADATA/FSID
718          *  are equal).
719          */
720         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
721                 /* Changed UUIDs */
722                 if (check_fsid_changed(fs_devices, disk_super->metadata_uuid) &&
723                     memcmp(fs_devices->fsid, disk_super->fsid,
724                            BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
725                         return fs_devices;
726
727                 /* Unchanged UUIDs */
728                 if (memcmp(fs_devices->metadata_uuid, fs_devices->fsid,
729                            BTRFS_FSID_SIZE) == 0 &&
730                     memcmp(fs_devices->fsid, disk_super->metadata_uuid,
731                            BTRFS_FSID_SIZE) == 0)
732                         return fs_devices;
733         }
734
735         return NULL;
736 }
737
738 static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_reverted_metadata(
739                                 struct btrfs_super_block *disk_super)
740 {
741         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
742
743         /*
744          * Handle the case where the scanned device is part of an fs whose last
745          * metadata UUID change reverted it to the original FSID. At the same
746          * time fs_devices was first created by another constituent device
747          * which didn't fully observe the operation. This results in an
748          * btrfs_fs_devices created with metadata/fsid different AND
749          * btrfs_fs_devices::fsid_change set AND the metadata_uuid of the
750          * fs_devices equal to the FSID of the disk.
751          */
752         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
753                 if (!fs_devices->fsid_change)
754                         continue;
755
756                 if (check_fsid_changed(fs_devices, disk_super->fsid))
757                         return fs_devices;
758         }
759
760         return NULL;
761 }
762 /*
763  * Add new device to list of registered devices
764  *
765  * Returns:
766  * device pointer which was just added or updated when successful
767  * error pointer when failed
768  */
769 static noinline struct btrfs_device *device_list_add(const char *path,
770                            struct btrfs_super_block *disk_super,
771                            bool *new_device_added)
772 {
773         struct btrfs_device *device;
774         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = NULL;
775         struct rcu_string *name;
776         u64 found_transid = btrfs_super_generation(disk_super);
777         u64 devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
778         dev_t path_devt;
779         int error;
780         bool has_metadata_uuid = (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
781                 BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID);
782         bool fsid_change_in_progress = (btrfs_super_flags(disk_super) &
783                                         BTRFS_SUPER_FLAG_CHANGING_FSID_V2);
784
785         error = lookup_bdev(path, &path_devt);
786         if (error) {
787                 btrfs_err(NULL, "failed to lookup block device for path %s: %d",
788                           path, error);
789                 return ERR_PTR(error);
790         }
791
792         if (fsid_change_in_progress) {
793                 if (!has_metadata_uuid)
794                         fs_devices = find_fsid_inprogress(disk_super);
795                 else
796                         fs_devices = find_fsid_changed(disk_super);
797         } else if (has_metadata_uuid) {
798                 fs_devices = find_fsid_with_metadata_uuid(disk_super);
799         } else {
800                 fs_devices = find_fsid_reverted_metadata(disk_super);
801                 if (!fs_devices)
802                         fs_devices = find_fsid(disk_super->fsid, NULL);
803         }
804
805
806         if (!fs_devices) {
807                 fs_devices = alloc_fs_devices(disk_super->fsid,
808                                 has_metadata_uuid ? disk_super->metadata_uuid : NULL);
809                 if (IS_ERR(fs_devices))
810                         return ERR_CAST(fs_devices);
811
812                 fs_devices->fsid_change = fsid_change_in_progress;
813
814                 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
815                 list_add(&fs_devices->fs_list, &fs_uuids);
816
817                 device = NULL;
818         } else {
819                 struct btrfs_dev_lookup_args args = {
820                         .devid = devid,
821                         .uuid = disk_super->dev_item.uuid,
822                 };
823
824                 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
825                 device = btrfs_find_device(fs_devices, &args);
826
827                 /*
828                  * If this disk has been pulled into an fs devices created by
829                  * a device which had the CHANGING_FSID_V2 flag then replace the
830                  * metadata_uuid/fsid values of the fs_devices.
831                  */
832                 if (fs_devices->fsid_change &&
833                     found_transid > fs_devices->latest_generation) {
834                         memcpy(fs_devices->fsid, disk_super->fsid,
835                                         BTRFS_FSID_SIZE);
836
837                         if (has_metadata_uuid)
838                                 memcpy(fs_devices->metadata_uuid,
839                                        disk_super->metadata_uuid,
840                                        BTRFS_FSID_SIZE);
841                         else
842                                 memcpy(fs_devices->metadata_uuid,
843                                        disk_super->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
844
845                         fs_devices->fsid_change = false;
846                 }
847         }
848
849         if (!device) {
850                 unsigned int nofs_flag;
851
852                 if (fs_devices->opened) {
853                         btrfs_err(NULL,
854                 "device %s belongs to fsid %pU, and the fs is already mounted",
855                                   path, fs_devices->fsid);
856                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
857                         return ERR_PTR(-EBUSY);
858                 }
859
860                 nofs_flag = memalloc_nofs_save();
861                 device = btrfs_alloc_device(NULL, &devid,
862                                             disk_super->dev_item.uuid, path);
863                 memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
864                 if (IS_ERR(device)) {
865                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
866                         /* we can safely leave the fs_devices entry around */
867                         return device;
868                 }
869
870                 device->devt = path_devt;
871
872                 list_add_rcu(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
873                 fs_devices->num_devices++;
874
875                 device->fs_devices = fs_devices;
876                 *new_device_added = true;
877
878                 if (disk_super->label[0])
879                         pr_info(
880         "BTRFS: device label %s devid %llu transid %llu %s scanned by %s (%d)\n",
881                                 disk_super->label, devid, found_transid, path,
882                                 current->comm, task_pid_nr(current));
883                 else
884                         pr_info(
885         "BTRFS: device fsid %pU devid %llu transid %llu %s scanned by %s (%d)\n",
886                                 disk_super->fsid, devid, found_transid, path,
887                                 current->comm, task_pid_nr(current));
888
889         } else if (!device->name || strcmp(device->name->str, path)) {
890                 /*
891                  * When FS is already mounted.
892                  * 1. If you are here and if the device->name is NULL that
893                  *    means this device was missing at time of FS mount.
894                  * 2. If you are here and if the device->name is different
895                  *    from 'path' that means either
896                  *      a. The same device disappeared and reappeared with
897                  *         different name. or
898                  *      b. The missing-disk-which-was-replaced, has
899                  *         reappeared now.
900                  *
901                  * We must allow 1 and 2a above. But 2b would be a spurious
902                  * and unintentional.
903                  *
904                  * Further in case of 1 and 2a above, the disk at 'path'
905                  * would have missed some transaction when it was away and
906                  * in case of 2a the stale bdev has to be updated as well.
907                  * 2b must not be allowed at all time.
908                  */
909
910                 /*
911                  * For now, we do allow update to btrfs_fs_device through the
912                  * btrfs dev scan cli after FS has been mounted.  We're still
913                  * tracking a problem where systems fail mount by subvolume id
914                  * when we reject replacement on a mounted FS.
915                  */
916                 if (!fs_devices->opened && found_transid < device->generation) {
917                         /*
918                          * That is if the FS is _not_ mounted and if you
919                          * are here, that means there is more than one
920                          * disk with same uuid and devid.We keep the one
921                          * with larger generation number or the last-in if
922                          * generation are equal.
923                          */
924                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
925                         btrfs_err(NULL,
926 "device %s already registered with a higher generation, found %llu expect %llu",
927                                   path, found_transid, device->generation);
928                         return ERR_PTR(-EEXIST);
929                 }
930
931                 /*
932                  * We are going to replace the device path for a given devid,
933                  * make sure it's the same device if the device is mounted
934                  *
935                  * NOTE: the device->fs_info may not be reliable here so pass
936                  * in a NULL to message helpers instead. This avoids a possible
937                  * use-after-free when the fs_info and fs_info->sb are already
938                  * torn down.
939                  */
940                 if (device->bdev) {
941                         if (device->devt != path_devt) {
942                                 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
943                                 btrfs_warn_in_rcu(NULL,
944         "duplicate device %s devid %llu generation %llu scanned by %s (%d)",
945                                                   path, devid, found_transid,
946                                                   current->comm,
947                                                   task_pid_nr(current));
948                                 return ERR_PTR(-EEXIST);
949                         }
950                         btrfs_info_in_rcu(NULL,
951         "devid %llu device path %s changed to %s scanned by %s (%d)",
952                                           devid, btrfs_dev_name(device),
953                                           path, current->comm,
954                                           task_pid_nr(current));
955                 }
956
957                 name = rcu_string_strdup(path, GFP_NOFS);
958                 if (!name) {
959                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
960                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
961                 }
962                 rcu_string_free(device->name);
963                 rcu_assign_pointer(device->name, name);
964                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
965                         fs_devices->missing_devices--;
966                         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
967                 }
968                 device->devt = path_devt;
969         }
970
971         /*
972          * Unmount does not free the btrfs_device struct but would zero
973          * generation along with most of the other members. So just update
974          * it back. We need it to pick the disk with largest generation
975          * (as above).
976          */
977         if (!fs_devices->opened) {
978                 device->generation = found_transid;
979                 fs_devices->latest_generation = max_t(u64, found_transid,
980                                                 fs_devices->latest_generation);
981         }
982
983         fs_devices->total_devices = btrfs_super_num_devices(disk_super);
984
985         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
986         return device;
987 }
988
989 static struct btrfs_fs_devices *clone_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *orig)
990 {
991         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
992         struct btrfs_device *device;
993         struct btrfs_device *orig_dev;
994         int ret = 0;
995
996         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
997
998         fs_devices = alloc_fs_devices(orig->fsid, NULL);
999         if (IS_ERR(fs_devices))
1000                 return fs_devices;
1001
1002         fs_devices->total_devices = orig->total_devices;
1003
1004         list_for_each_entry(orig_dev, &orig->devices, dev_list) {
1005                 const char *dev_path = NULL;
1006
1007                 /*
1008                  * This is ok to do without RCU read locked because we hold the
1009                  * uuid mutex so nothing we touch in here is going to disappear.
1010                  */
1011                 if (orig_dev->name)
1012                         dev_path = orig_dev->name->str;
1013
1014                 device = btrfs_alloc_device(NULL, &orig_dev->devid,
1015                                             orig_dev->uuid, dev_path);
1016                 if (IS_ERR(device)) {
1017                         ret = PTR_ERR(device);
1018                         goto error;
1019                 }
1020
1021                 if (orig_dev->zone_info) {
1022                         struct btrfs_zoned_device_info *zone_info;
1023
1024                         zone_info = btrfs_clone_dev_zone_info(orig_dev);
1025                         if (!zone_info) {
1026                                 btrfs_free_device(device);
1027                                 ret = -ENOMEM;
1028                                 goto error;
1029                         }
1030                         device->zone_info = zone_info;
1031                 }
1032
1033                 list_add(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
1034                 device->fs_devices = fs_devices;
1035                 fs_devices->num_devices++;
1036         }
1037         return fs_devices;
1038 error:
1039         free_fs_devices(fs_devices);
1040         return ERR_PTR(ret);
1041 }
1042
1043 static void __btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
1044                                       struct btrfs_device **latest_dev)
1045 {
1046         struct btrfs_device *device, *next;
1047
1048         /* This is the initialized path, it is safe to release the devices. */
1049         list_for_each_entry_safe(device, next, &fs_devices->devices, dev_list) {
1050                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state)) {
1051                         if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT,
1052                                       &device->dev_state) &&
1053                             !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
1054                                       &device->dev_state) &&
1055                             (!*latest_dev ||
1056                              device->generation > (*latest_dev)->generation)) {
1057                                 *latest_dev = device;
1058                         }
1059                         continue;
1060                 }
1061
1062                 /*
1063                  * We have already validated the presence of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
1064                  * in btrfs_init_dev_replace() so just continue.
1065                  */
1066                 if (device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID)
1067                         continue;
1068
1069                 if (device->bdev) {
1070                         blkdev_put(device->bdev, device->holder);
1071                         device->bdev = NULL;
1072                         fs_devices->open_devices--;
1073                 }
1074                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
1075                         list_del_init(&device->dev_alloc_list);
1076                         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
1077                         fs_devices->rw_devices--;
1078                 }
1079                 list_del_init(&device->dev_list);
1080                 fs_devices->num_devices--;
1081                 btrfs_free_device(device);
1082         }
1083
1084 }
1085
1086 /*
1087  * After we have read the system tree and know devids belonging to this
1088  * filesystem, remove the device which does not belong there.
1089  */
1090 void btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
1091 {
1092         struct btrfs_device *latest_dev = NULL;
1093         struct btrfs_fs_devices *seed_dev;
1094
1095         mutex_lock(&uuid_mutex);
1096         __btrfs_free_extra_devids(fs_devices, &latest_dev);
1097
1098         list_for_each_entry(seed_dev, &fs_devices->seed_list, seed_list)
1099                 __btrfs_free_extra_devids(seed_dev, &latest_dev);
1100
1101         fs_devices->latest_dev = latest_dev;
1102
1103         mutex_unlock(&uuid_mutex);
1104 }
1105
1106 static void btrfs_close_bdev(struct btrfs_device *device)
1107 {
1108         if (!device->bdev)
1109                 return;
1110
1111         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
1112                 sync_blockdev(device->bdev);
1113                 invalidate_bdev(device->bdev);
1114         }
1115
1116         blkdev_put(device->bdev, device->holder);
1117 }
1118
1119 static void btrfs_close_one_device(struct btrfs_device *device)
1120 {
1121         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = device->fs_devices;
1122
1123         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
1124             device->devid != BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID) {
1125                 list_del_init(&device->dev_alloc_list);
1126                 fs_devices->rw_devices--;
1127         }
1128
1129         if (device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID)
1130                 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
1131
1132         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
1133                 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
1134                 fs_devices->missing_devices--;
1135         }
1136
1137         btrfs_close_bdev(device);
1138         if (device->bdev) {
1139                 fs_devices->open_devices--;
1140                 device->bdev = NULL;
1141         }
1142         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
1143         btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
1144
1145         device->fs_info = NULL;
1146         atomic_set(&device->dev_stats_ccnt, 0);
1147         extent_io_tree_release(&device->alloc_state);
1148
1149         /*
1150          * Reset the flush error record. We might have a transient flush error
1151          * in this mount, and if so we aborted the current transaction and set
1152          * the fs to an error state, guaranteeing no super blocks can be further
1153          * committed. However that error might be transient and if we unmount the
1154          * filesystem and mount it again, we should allow the mount to succeed
1155          * (btrfs_check_rw_degradable() should not fail) - if after mounting the
1156          * filesystem again we still get flush errors, then we will again abort
1157          * any transaction and set the error state, guaranteeing no commits of
1158          * unsafe super blocks.
1159          */
1160         device->last_flush_error = 0;
1161
1162         /* Verify the device is back in a pristine state  */
1163         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_FLUSH_SENT, &device->dev_state));
1164         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
1165         WARN_ON(!list_empty(&device->dev_alloc_list));
1166         WARN_ON(!list_empty(&device->post_commit_list));
1167 }
1168
1169 static void close_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
1170 {
1171         struct btrfs_device *device, *tmp;
1172
1173         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
1174
1175         if (--fs_devices->opened > 0)
1176                 return;
1177
1178         list_for_each_entry_safe(device, tmp, &fs_devices->devices, dev_list)
1179                 btrfs_close_one_device(device);
1180
1181         WARN_ON(fs_devices->open_devices);
1182         WARN_ON(fs_devices->rw_devices);
1183         fs_devices->opened = 0;
1184         fs_devices->seeding = false;
1185         fs_devices->fs_info = NULL;
1186 }
1187
1188 void btrfs_close_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
1189 {
1190         LIST_HEAD(list);
1191         struct btrfs_fs_devices *tmp;
1192
1193         mutex_lock(&uuid_mutex);
1194         close_fs_devices(fs_devices);
1195         if (!fs_devices->opened) {
1196                 list_splice_init(&fs_devices->seed_list, &list);
1197
1198                 /*
1199                  * If the struct btrfs_fs_devices is not assembled with any
1200                  * other device, it can be re-initialized during the next mount
1201                  * without the needing device-scan step. Therefore, it can be
1202                  * fully freed.
1203                  */
1204                 if (fs_devices->num_devices == 1) {
1205                         list_del(&fs_devices->fs_list);
1206                         free_fs_devices(fs_devices);
1207                 }
1208         }
1209
1210
1211         list_for_each_entry_safe(fs_devices, tmp, &list, seed_list) {
1212                 close_fs_devices(fs_devices);
1213                 list_del(&fs_devices->seed_list);
1214                 free_fs_devices(fs_devices);
1215         }
1216         mutex_unlock(&uuid_mutex);
1217 }
1218
1219 static int open_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
1220                                 blk_mode_t flags, void *holder)
1221 {
1222         struct btrfs_device *device;
1223         struct btrfs_device *latest_dev = NULL;
1224         struct btrfs_device *tmp_device;
1225
1226         list_for_each_entry_safe(device, tmp_device, &fs_devices->devices,
1227                                  dev_list) {
1228                 int ret;
1229
1230                 ret = btrfs_open_one_device(fs_devices, device, flags, holder);
1231                 if (ret == 0 &&
1232                     (!latest_dev || device->generation > latest_dev->generation)) {
1233                         latest_dev = device;
1234                 } else if (ret == -ENODATA) {
1235                         fs_devices->num_devices--;
1236                         list_del(&device->dev_list);
1237                         btrfs_free_device(device);
1238                 }
1239         }
1240         if (fs_devices->open_devices == 0)
1241                 return -EINVAL;
1242
1243         fs_devices->opened = 1;
1244         fs_devices->latest_dev = latest_dev;
1245         fs_devices->total_rw_bytes = 0;
1246         fs_devices->chunk_alloc_policy = BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR;
1247         fs_devices->read_policy = BTRFS_READ_POLICY_PID;
1248
1249         return 0;
1250 }
1251
1252 static int devid_cmp(void *priv, const struct list_head *a,
1253                      const struct list_head *b)
1254 {
1255         const struct btrfs_device *dev1, *dev2;
1256
1257         dev1 = list_entry(a, struct btrfs_device, dev_list);
1258         dev2 = list_entry(b, struct btrfs_device, dev_list);
1259
1260         if (dev1->devid < dev2->devid)
1261                 return -1;
1262         else if (dev1->devid > dev2->devid)
1263                 return 1;
1264         return 0;
1265 }
1266
1267 int btrfs_open_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
1268                        blk_mode_t flags, void *holder)
1269 {
1270         int ret;
1271
1272         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
1273         /*
1274          * The device_list_mutex cannot be taken here in case opening the
1275          * underlying device takes further locks like open_mutex.
1276          *
1277          * We also don't need the lock here as this is called during mount and
1278          * exclusion is provided by uuid_mutex
1279          */
1280
1281         if (fs_devices->opened) {
1282                 fs_devices->opened++;
1283                 ret = 0;
1284         } else {
1285                 list_sort(NULL, &fs_devices->devices, devid_cmp);
1286                 ret = open_fs_devices(fs_devices, flags, holder);
1287         }
1288
1289         return ret;
1290 }
1291
1292 void btrfs_release_disk_super(struct btrfs_super_block *super)
1293 {
1294         struct page *page = virt_to_page(super);
1295
1296         put_page(page);
1297 }
1298
1299 static struct btrfs_super_block *btrfs_read_disk_super(struct block_device *bdev,
1300                                                        u64 bytenr, u64 bytenr_orig)
1301 {
1302         struct btrfs_super_block *disk_super;
1303         struct page *page;
1304         void *p;
1305         pgoff_t index;
1306
1307         /* make sure our super fits in the device */
1308         if (bytenr + PAGE_SIZE >= bdev_nr_bytes(bdev))
1309                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1310
1311         /* make sure our super fits in the page */
1312         if (sizeof(*disk_super) > PAGE_SIZE)
1313                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1314
1315         /* make sure our super doesn't straddle pages on disk */
1316         index = bytenr >> PAGE_SHIFT;
1317         if ((bytenr + sizeof(*disk_super) - 1) >> PAGE_SHIFT != index)
1318                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1319
1320         /* pull in the page with our super */
1321         page = read_cache_page_gfp(bdev->bd_inode->i_mapping, index, GFP_KERNEL);
1322
1323         if (IS_ERR(page))
1324                 return ERR_CAST(page);
1325
1326         p = page_address(page);
1327
1328         /* align our pointer to the offset of the super block */
1329         disk_super = p + offset_in_page(bytenr);
1330
1331         if (btrfs_super_bytenr(disk_super) != bytenr_orig ||
1332             btrfs_super_magic(disk_super) != BTRFS_MAGIC) {
1333                 btrfs_release_disk_super(p);
1334                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1335         }
1336
1337         if (disk_super->label[0] && disk_super->label[BTRFS_LABEL_SIZE - 1])
1338                 disk_super->label[BTRFS_LABEL_SIZE - 1] = 0;
1339
1340         return disk_super;
1341 }
1342
1343 int btrfs_forget_devices(dev_t devt)
1344 {
1345         int ret;
1346
1347         mutex_lock(&uuid_mutex);
1348         ret = btrfs_free_stale_devices(devt, NULL);
1349         mutex_unlock(&uuid_mutex);
1350
1351         return ret;
1352 }
1353
1354 /*
1355  * Look for a btrfs signature on a device. This may be called out of the mount path
1356  * and we are not allowed to call set_blocksize during the scan. The superblock
1357  * is read via pagecache
1358  */
1359 struct btrfs_device *btrfs_scan_one_device(const char *path, blk_mode_t flags)
1360 {
1361         struct btrfs_super_block *disk_super;
1362         bool new_device_added = false;
1363         struct btrfs_device *device = NULL;
1364         struct block_device *bdev;
1365         u64 bytenr, bytenr_orig;
1366         int ret;
1367
1368         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
1369
1370         /*
1371          * we would like to check all the supers, but that would make
1372          * a btrfs mount succeed after a mkfs from a different FS.
1373          * So, we need to add a special mount option to scan for
1374          * later supers, using BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX instead
1375          */
1376
1377         /*
1378          * Avoid an exclusive open here, as the systemd-udev may initiate the
1379          * device scan which may race with the user's mount or mkfs command,
1380          * resulting in failure.
1381          * Since the device scan is solely for reading purposes, there is no
1382          * need for an exclusive open. Additionally, the devices are read again
1383          * during the mount process. It is ok to get some inconsistent
1384          * values temporarily, as the device paths of the fsid are the only
1385          * required information for assembling the volume.
1386          */
1387         bdev = blkdev_get_by_path(path, flags, NULL, NULL);
1388         if (IS_ERR(bdev))
1389                 return ERR_CAST(bdev);
1390
1391         bytenr_orig = btrfs_sb_offset(0);
1392         ret = btrfs_sb_log_location_bdev(bdev, 0, READ, &bytenr);
1393         if (ret) {
1394                 device = ERR_PTR(ret);
1395                 goto error_bdev_put;
1396         }
1397
1398         disk_super = btrfs_read_disk_super(bdev, bytenr, bytenr_orig);
1399         if (IS_ERR(disk_super)) {
1400                 device = ERR_CAST(disk_super);
1401                 goto error_bdev_put;
1402         }
1403
1404         device = device_list_add(path, disk_super, &new_device_added);
1405         if (!IS_ERR(device) && new_device_added)
1406                 btrfs_free_stale_devices(device->devt, device);
1407
1408         btrfs_release_disk_super(disk_super);
1409
1410 error_bdev_put:
1411         blkdev_put(bdev, NULL);
1412
1413         return device;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Try to find a chunk that intersects [start, start + len] range and when one
1418  * such is found, record the end of it in *start
1419  */
1420 static bool contains_pending_extent(struct btrfs_device *device, u64 *start,
1421                                     u64 len)
1422 {
1423         u64 physical_start, physical_end;
1424
1425         lockdep_assert_held(&device->fs_info->chunk_mutex);
1426
1427         if (!find_first_extent_bit(&device->alloc_state, *start,
1428                                    &physical_start, &physical_end,
1429                                    CHUNK_ALLOCATED, NULL)) {
1430
1431                 if (in_range(physical_start, *start, len) ||
1432                     in_range(*start, physical_start,
1433                              physical_end - physical_start)) {
1434                         *start = physical_end + 1;
1435                         return true;
1436                 }
1437         }
1438         return false;
1439 }
1440
1441 static u64 dev_extent_search_start(struct btrfs_device *device, u64 start)
1442 {
1443         switch (device->fs_devices->chunk_alloc_policy) {
1444         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
1445                 return max_t(u64, start, BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED);
1446         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
1447                 /*
1448                  * We don't care about the starting region like regular
1449                  * allocator, because we anyway use/reserve the first two zones
1450                  * for superblock logging.
1451                  */
1452                 return ALIGN(start, device->zone_info->zone_size);
1453         default:
1454                 BUG();
1455         }
1456 }
1457
1458 static bool dev_extent_hole_check_zoned(struct btrfs_device *device,
1459                                         u64 *hole_start, u64 *hole_size,
1460                                         u64 num_bytes)
1461 {
1462         u64 zone_size = device->zone_info->zone_size;
1463         u64 pos;
1464         int ret;
1465         bool changed = false;
1466
1467         ASSERT(IS_ALIGNED(*hole_start, zone_size));
1468
1469         while (*hole_size > 0) {
1470                 pos = btrfs_find_allocatable_zones(device, *hole_start,
1471                                                    *hole_start + *hole_size,
1472                                                    num_bytes);
1473                 if (pos != *hole_start) {
1474                         *hole_size = *hole_start + *hole_size - pos;
1475                         *hole_start = pos;
1476                         changed = true;
1477                         if (*hole_size < num_bytes)
1478                                 break;
1479                 }
1480
1481                 ret = btrfs_ensure_empty_zones(device, pos, num_bytes);
1482
1483                 /* Range is ensured to be empty */
1484                 if (!ret)
1485                         return changed;
1486
1487                 /* Given hole range was invalid (outside of device) */
1488                 if (ret == -ERANGE) {
1489                         *hole_start += *hole_size;
1490                         *hole_size = 0;
1491                         return true;
1492                 }
1493
1494                 *hole_start += zone_size;
1495                 *hole_size -= zone_size;
1496                 changed = true;
1497         }
1498
1499         return changed;
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Check if specified hole is suitable for allocation.
1504  *
1505  * @device:     the device which we have the hole
1506  * @hole_start: starting position of the hole
1507  * @hole_size:  the size of the hole
1508  * @num_bytes:  the size of the free space that we need
1509  *
1510  * This function may modify @hole_start and @hole_size to reflect the suitable
1511  * position for allocation. Returns 1 if hole position is updated, 0 otherwise.
1512  */
1513 static bool dev_extent_hole_check(struct btrfs_device *device, u64 *hole_start,
1514                                   u64 *hole_size, u64 num_bytes)
1515 {
1516         bool changed = false;
1517         u64 hole_end = *hole_start + *hole_size;
1518
1519         for (;;) {
1520                 /*
1521                  * Check before we set max_hole_start, otherwise we could end up
1522                  * sending back this offset anyway.
1523                  */
1524                 if (contains_pending_extent(device, hole_start, *hole_size)) {
1525                         if (hole_end >= *hole_start)
1526                                 *hole_size = hole_end - *hole_start;
1527                         else
1528                                 *hole_size = 0;
1529                         changed = true;
1530                 }
1531
1532                 switch (device->fs_devices->chunk_alloc_policy) {
1533                 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
1534                         /* No extra check */
1535                         break;
1536                 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
1537                         if (dev_extent_hole_check_zoned(device, hole_start,
1538                                                         hole_size, num_bytes)) {
1539                                 changed = true;
1540                                 /*
1541                                  * The changed hole can contain pending extent.
1542                                  * Loop again to check that.
1543                                  */
1544                                 continue;
1545                         }
1546                         break;
1547                 default:
1548                         BUG();
1549                 }
1550
1551                 break;
1552         }
1553
1554         return changed;
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Find free space in the specified device.
1559  *
1560  * @device:       the device which we search the free space in
1561  * @num_bytes:    the size of the free space that we need
1562  * @search_start: the position from which to begin the search
1563  * @start:        store the start of the free space.
1564  * @len:          the size of the free space. that we find, or the size
1565  *                of the max free space if we don't find suitable free space
1566  *
1567  * This does a pretty simple search, the expectation is that it is called very
1568  * infrequently and that a given device has a small number of extents.
1569  *
1570  * @start is used to store the start of the free space if we find. But if we
1571  * don't find suitable free space, it will be used to store the start position
1572  * of the max free space.
1573  *
1574  * @len is used to store the size of the free space that we find.
1575  * But if we don't find suitable free space, it is used to store the size of
1576  * the max free space.
1577  *
1578  * NOTE: This function will search *commit* root of device tree, and does extra
1579  * check to ensure dev extents are not double allocated.
1580  * This makes the function safe to allocate dev extents but may not report
1581  * correct usable device space, as device extent freed in current transaction
1582  * is not reported as available.
1583  */
1584 static int find_free_dev_extent_start(struct btrfs_device *device,
1585                                 u64 num_bytes, u64 search_start, u64 *start,
1586                                 u64 *len)
1587 {
1588         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
1589         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
1590         struct btrfs_key key;
1591         struct btrfs_dev_extent *dev_extent;
1592         struct btrfs_path *path;
1593         u64 hole_size;
1594         u64 max_hole_start;
1595         u64 max_hole_size;
1596         u64 extent_end;
1597         u64 search_end = device->total_bytes;
1598         int ret;
1599         int slot;
1600         struct extent_buffer *l;
1601
1602         search_start = dev_extent_search_start(device, search_start);
1603
1604         WARN_ON(device->zone_info &&
1605                 !IS_ALIGNED(num_bytes, device->zone_info->zone_size));
1606
1607         path = btrfs_alloc_path();
1608         if (!path)
1609                 return -ENOMEM;
1610
1611         max_hole_start = search_start;
1612         max_hole_size = 0;
1613
1614 again:
1615         if (search_start >= search_end ||
1616                 test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
1617                 ret = -ENOSPC;
1618                 goto out;
1619         }
1620
1621         path->reada = READA_FORWARD;
1622         path->search_commit_root = 1;
1623         path->skip_locking = 1;
1624
1625         key.objectid = device->devid;
1626         key.offset = search_start;
1627         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
1628
1629         ret = btrfs_search_backwards(root, &key, path);
1630         if (ret < 0)
1631                 goto out;
1632
1633         while (search_start < search_end) {
1634                 l = path->nodes[0];
1635                 slot = path->slots[0];
1636                 if (slot >= btrfs_header_nritems(l)) {
1637                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
1638                         if (ret == 0)
1639                                 continue;
1640                         if (ret < 0)
1641                                 goto out;
1642
1643                         break;
1644                 }
1645                 btrfs_item_key_to_cpu(l, &key, slot);
1646
1647                 if (key.objectid < device->devid)
1648                         goto next;
1649
1650                 if (key.objectid > device->devid)
1651                         break;
1652
1653                 if (key.type != BTRFS_DEV_EXTENT_KEY)
1654                         goto next;
1655
1656                 if (key.offset > search_end)
1657                         break;
1658
1659                 if (key.offset > search_start) {
1660                         hole_size = key.offset - search_start;
1661                         dev_extent_hole_check(device, &search_start, &hole_size,
1662                                               num_bytes);
1663
1664                         if (hole_size > max_hole_size) {
1665                                 max_hole_start = search_start;
1666                                 max_hole_size = hole_size;
1667                         }
1668
1669                         /*
1670                          * If this free space is greater than which we need,
1671                          * it must be the max free space that we have found
1672                          * until now, so max_hole_start must point to the start
1673                          * of this free space and the length of this free space
1674                          * is stored in max_hole_size. Thus, we return
1675                          * max_hole_start and max_hole_size and go back to the
1676                          * caller.
1677                          */
1678                         if (hole_size >= num_bytes) {
1679                                 ret = 0;
1680                                 goto out;
1681                         }
1682                 }
1683
1684                 dev_extent = btrfs_item_ptr(l, slot, struct btrfs_dev_extent);
1685                 extent_end = key.offset + btrfs_dev_extent_length(l,
1686                                                                   dev_extent);
1687                 if (extent_end > search_start)
1688                         search_start = extent_end;
1689 next:
1690                 path->slots[0]++;
1691                 cond_resched();
1692         }
1693
1694         /*
1695          * At this point, search_start should be the end of
1696          * allocated dev extents, and when shrinking the device,
1697          * search_end may be smaller than search_start.
1698          */
1699         if (search_end > search_start) {
1700                 hole_size = search_end - search_start;
1701                 if (dev_extent_hole_check(device, &search_start, &hole_size,
1702                                           num_bytes)) {
1703                         btrfs_release_path(path);
1704                         goto again;
1705                 }
1706
1707                 if (hole_size > max_hole_size) {
1708                         max_hole_start = search_start;
1709                         max_hole_size = hole_size;
1710                 }
1711         }
1712
1713         /* See above. */
1714         if (max_hole_size < num_bytes)
1715                 ret = -ENOSPC;
1716         else
1717                 ret = 0;
1718
1719         ASSERT(max_hole_start + max_hole_size <= search_end);
1720 out:
1721         btrfs_free_path(path);
1722         *start = max_hole_start;
1723         if (len)
1724                 *len = max_hole_size;
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 int find_free_dev_extent(struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
1729                          u64 *start, u64 *len)
1730 {
1731         /* FIXME use last free of some kind */
1732         return find_free_dev_extent_start(device, num_bytes, 0, start, len);
1733 }
1734
1735 static int btrfs_free_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
1736                           struct btrfs_device *device,
1737                           u64 start, u64 *dev_extent_len)
1738 {
1739         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
1740         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
1741         int ret;
1742         struct btrfs_path *path;
1743         struct btrfs_key key;
1744         struct btrfs_key found_key;
1745         struct extent_buffer *leaf = NULL;
1746         struct btrfs_dev_extent *extent = NULL;
1747
1748         path = btrfs_alloc_path();
1749         if (!path)
1750                 return -ENOMEM;
1751
1752         key.objectid = device->devid;
1753         key.offset = start;
1754         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
1755 again:
1756         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1757         if (ret > 0) {
1758                 ret = btrfs_previous_item(root, path, key.objectid,
1759                                           BTRFS_DEV_EXTENT_KEY);
1760                 if (ret)
1761                         goto out;
1762                 leaf = path->nodes[0];
1763                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, path->slots[0]);
1764                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1765                                         struct btrfs_dev_extent);
1766                 BUG_ON(found_key.offset > start || found_key.offset +
1767                        btrfs_dev_extent_length(leaf, extent) < start);
1768                 key = found_key;
1769                 btrfs_release_path(path);
1770                 goto again;
1771         } else if (ret == 0) {
1772                 leaf = path->nodes[0];
1773                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1774                                         struct btrfs_dev_extent);
1775         } else {
1776                 goto out;
1777         }
1778
1779         *dev_extent_len = btrfs_dev_extent_length(leaf, extent);
1780
1781         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1782         if (ret == 0)
1783                 set_bit(BTRFS_TRANS_HAVE_FREE_BGS, &trans->transaction->flags);
1784 out:
1785         btrfs_free_path(path);
1786         return ret;
1787 }
1788
1789 static u64 find_next_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1790 {
1791         struct extent_map_tree *em_tree;
1792         struct extent_map *em;
1793         struct rb_node *n;
1794         u64 ret = 0;
1795
1796         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1797         read_lock(&em_tree->lock);
1798         n = rb_last(&em_tree->map.rb_root);
1799         if (n) {
1800                 em = rb_entry(n, struct extent_map, rb_node);
1801                 ret = em->start + em->len;
1802         }
1803         read_unlock(&em_tree->lock);
1804
1805         return ret;
1806 }
1807
1808 static noinline int find_next_devid(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1809                                     u64 *devid_ret)
1810 {
1811         int ret;
1812         struct btrfs_key key;
1813         struct btrfs_key found_key;
1814         struct btrfs_path *path;
1815
1816         path = btrfs_alloc_path();
1817         if (!path)
1818                 return -ENOMEM;
1819
1820         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
1821         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
1822         key.offset = (u64)-1;
1823
1824         ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->chunk_root, &key, path, 0, 0);
1825         if (ret < 0)
1826                 goto error;
1827
1828         if (ret == 0) {
1829                 /* Corruption */
1830                 btrfs_err(fs_info, "corrupted chunk tree devid -1 matched");
1831                 ret = -EUCLEAN;
1832                 goto error;
1833         }
1834
1835         ret = btrfs_previous_item(fs_info->chunk_root, path,
1836                                   BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID,
1837                                   BTRFS_DEV_ITEM_KEY);
1838         if (ret) {
1839                 *devid_ret = 1;
1840         } else {
1841                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &found_key,
1842                                       path->slots[0]);
1843                 *devid_ret = found_key.offset + 1;
1844         }
1845         ret = 0;
1846 error:
1847         btrfs_free_path(path);
1848         return ret;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * the device information is stored in the chunk root
1853  * the btrfs_device struct should be fully filled in
1854  */
1855 static int btrfs_add_dev_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1856                             struct btrfs_device *device)
1857 {
1858         int ret;
1859         struct btrfs_path *path;
1860         struct btrfs_dev_item *dev_item;
1861         struct extent_buffer *leaf;
1862         struct btrfs_key key;
1863         unsigned long ptr;
1864
1865         path = btrfs_alloc_path();
1866         if (!path)
1867                 return -ENOMEM;
1868
1869         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
1870         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
1871         key.offset = device->devid;
1872
1873         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, true);
1874         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, trans->fs_info->chunk_root, path,
1875                                       &key, sizeof(*dev_item));
1876         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
1877         if (ret)
1878                 goto out;
1879
1880         leaf = path->nodes[0];
1881         dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_item);
1882
1883         btrfs_set_device_id(leaf, dev_item, device->devid);
1884         btrfs_set_device_generation(leaf, dev_item, 0);
1885         btrfs_set_device_type(leaf, dev_item, device->type);
1886         btrfs_set_device_io_align(leaf, dev_item, device->io_align);
1887         btrfs_set_device_io_width(leaf, dev_item, device->io_width);
1888         btrfs_set_device_sector_size(leaf, dev_item, device->sector_size);
1889         btrfs_set_device_total_bytes(leaf, dev_item,
1890                                      btrfs_device_get_disk_total_bytes(device));
1891         btrfs_set_device_bytes_used(leaf, dev_item,
1892                                     btrfs_device_get_bytes_used(device));
1893         btrfs_set_device_group(leaf, dev_item, 0);
1894         btrfs_set_device_seek_speed(leaf, dev_item, 0);
1895         btrfs_set_device_bandwidth(leaf, dev_item, 0);
1896         btrfs_set_device_start_offset(leaf, dev_item, 0);
1897
1898         ptr = btrfs_device_uuid(dev_item);
1899         write_extent_buffer(leaf, device->uuid, ptr, BTRFS_UUID_SIZE);
1900         ptr = btrfs_device_fsid(dev_item);
1901         write_extent_buffer(leaf, trans->fs_info->fs_devices->metadata_uuid,
1902                             ptr, BTRFS_FSID_SIZE);
1903         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1904
1905         ret = 0;
1906 out:
1907         btrfs_free_path(path);
1908         return ret;
1909 }
1910
1911 /*
1912  * Function to update ctime/mtime for a given device path.
1913  * Mainly used for ctime/mtime based probe like libblkid.
1914  *
1915  * We don't care about errors here, this is just to be kind to userspace.
1916  */
1917 static void update_dev_time(const char *device_path)
1918 {
1919         struct path path;
1920         struct timespec64 now;
1921         int ret;
1922
1923         ret = kern_path(device_path, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1924         if (ret)
1925                 return;
1926
1927         now = current_time(d_inode(path.dentry));
1928         inode_update_time(d_inode(path.dentry), &now, S_MTIME | S_CTIME | S_VERSION);
1929         path_put(&path);
1930 }
1931
1932 static int btrfs_rm_dev_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1933                              struct btrfs_device *device)
1934 {
1935         struct btrfs_root *root = device->fs_info->chunk_root;
1936         int ret;
1937         struct btrfs_path *path;
1938         struct btrfs_key key;
1939
1940         path = btrfs_alloc_path();
1941         if (!path)
1942                 return -ENOMEM;
1943
1944         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
1945         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
1946         key.offset = device->devid;
1947
1948         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
1949         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1950         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
1951         if (ret) {
1952                 if (ret > 0)
1953                         ret = -ENOENT;
1954                 goto out;
1955         }
1956
1957         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1958 out:
1959         btrfs_free_path(path);
1960         return ret;
1961 }
1962
1963 /*
1964  * Verify that @num_devices satisfies the RAID profile constraints in the whole
1965  * filesystem. It's up to the caller to adjust that number regarding eg. device
1966  * replace.
1967  */
1968 static int btrfs_check_raid_min_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1969                 u64 num_devices)
1970 {
1971         u64 all_avail;
1972         unsigned seq;
1973         int i;
1974
1975         do {
1976                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
1977
1978                 all_avail = fs_info->avail_data_alloc_bits |
1979                             fs_info->avail_system_alloc_bits |
1980                             fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
1981         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
1982
1983         for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
1984                 if (!(all_avail & btrfs_raid_array[i].bg_flag))
1985                         continue;
1986
1987                 if (num_devices < btrfs_raid_array[i].devs_min)
1988                         return btrfs_raid_array[i].mindev_error;
1989         }
1990
1991         return 0;
1992 }
1993
1994 static struct btrfs_device * btrfs_find_next_active_device(
1995                 struct btrfs_fs_devices *fs_devs, struct btrfs_device *device)
1996 {
1997         struct btrfs_device *next_device;
1998
1999         list_for_each_entry(next_device, &fs_devs->devices, dev_list) {
2000                 if (next_device != device &&
2001                     !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &next_device->dev_state)
2002                     && next_device->bdev)
2003                         return next_device;
2004         }
2005
2006         return NULL;
2007 }
2008
2009 /*
2010  * Helper function to check if the given device is part of s_bdev / latest_dev
2011  * and replace it with the provided or the next active device, in the context
2012  * where this function called, there should be always be another device (or
2013  * this_dev) which is active.
2014  */
2015 void __cold btrfs_assign_next_active_device(struct btrfs_device *device,
2016                                             struct btrfs_device *next_device)
2017 {
2018         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2019
2020         if (!next_device)
2021                 next_device = btrfs_find_next_active_device(fs_info->fs_devices,
2022                                                             device);
2023         ASSERT(next_device);
2024
2025         if (fs_info->sb->s_bdev &&
2026                         (fs_info->sb->s_bdev == device->bdev))
2027                 fs_info->sb->s_bdev = next_device->bdev;
2028
2029         if (fs_info->fs_devices->latest_dev->bdev == device->bdev)
2030                 fs_info->fs_devices->latest_dev = next_device;
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Return btrfs_fs_devices::num_devices excluding the device that's being
2035  * currently replaced.
2036  */
2037 static u64 btrfs_num_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2038 {
2039         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->num_devices;
2040
2041         down_read(&fs_info->dev_replace.rwsem);
2042         if (btrfs_dev_replace_is_ongoing(&fs_info->dev_replace)) {
2043                 ASSERT(num_devices > 1);
2044                 num_devices--;
2045         }
2046         up_read(&fs_info->dev_replace.rwsem);
2047
2048         return num_devices;
2049 }
2050
2051 static void btrfs_scratch_superblock(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2052                                      struct block_device *bdev, int copy_num)
2053 {
2054         struct btrfs_super_block *disk_super;
2055         const size_t len = sizeof(disk_super->magic);
2056         const u64 bytenr = btrfs_sb_offset(copy_num);
2057         int ret;
2058
2059         disk_super = btrfs_read_disk_super(bdev, bytenr, bytenr);
2060         if (IS_ERR(disk_super))
2061                 return;
2062
2063         memset(&disk_super->magic, 0, len);
2064         folio_mark_dirty(virt_to_folio(disk_super));
2065         btrfs_release_disk_super(disk_super);
2066
2067         ret = sync_blockdev_range(bdev, bytenr, bytenr + len - 1);
2068         if (ret)
2069                 btrfs_warn(fs_info, "error clearing superblock number %d (%d)",
2070                         copy_num, ret);
2071 }
2072
2073 void btrfs_scratch_superblocks(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2074                                struct block_device *bdev,
2075                                const char *device_path)
2076 {
2077         int copy_num;
2078
2079         if (!bdev)
2080                 return;
2081
2082         for (copy_num = 0; copy_num < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; copy_num++) {
2083                 if (bdev_is_zoned(bdev))
2084                         btrfs_reset_sb_log_zones(bdev, copy_num);
2085                 else
2086                         btrfs_scratch_superblock(fs_info, bdev, copy_num);
2087         }
2088
2089         /* Notify udev that device has changed */
2090         btrfs_kobject_uevent(bdev, KOBJ_CHANGE);
2091
2092         /* Update ctime/mtime for device path for libblkid */
2093         update_dev_time(device_path);
2094 }
2095
2096 int btrfs_rm_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2097                     struct btrfs_dev_lookup_args *args,
2098                     struct block_device **bdev, void **holder)
2099 {
2100         struct btrfs_trans_handle *trans;
2101         struct btrfs_device *device;
2102         struct btrfs_fs_devices *cur_devices;
2103         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2104         u64 num_devices;
2105         int ret = 0;
2106
2107         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2)) {
2108                 btrfs_err(fs_info, "device remove not supported on extent tree v2 yet");
2109                 return -EINVAL;
2110         }
2111
2112         /*
2113          * The device list in fs_devices is accessed without locks (neither
2114          * uuid_mutex nor device_list_mutex) as it won't change on a mounted
2115          * filesystem and another device rm cannot run.
2116          */
2117         num_devices = btrfs_num_devices(fs_info);
2118
2119         ret = btrfs_check_raid_min_devices(fs_info, num_devices - 1);
2120         if (ret)
2121                 return ret;
2122
2123         device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, args);
2124         if (!device) {
2125                 if (args->missing)
2126                         ret = BTRFS_ERROR_DEV_MISSING_NOT_FOUND;
2127                 else
2128                         ret = -ENOENT;
2129                 return ret;
2130         }
2131
2132         if (btrfs_pinned_by_swapfile(fs_info, device)) {
2133                 btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
2134                   "cannot remove device %s (devid %llu) due to active swapfile",
2135                                   btrfs_dev_name(device), device->devid);
2136                 return -ETXTBSY;
2137         }
2138
2139         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
2140                 return BTRFS_ERROR_DEV_TGT_REPLACE;
2141
2142         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
2143             fs_info->fs_devices->rw_devices == 1)
2144                 return BTRFS_ERROR_DEV_ONLY_WRITABLE;
2145
2146         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
2147                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2148                 list_del_init(&device->dev_alloc_list);
2149                 device->fs_devices->rw_devices--;
2150                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2151         }
2152
2153         ret = btrfs_shrink_device(device, 0);
2154         if (ret)
2155                 goto error_undo;
2156
2157         trans = btrfs_start_transaction(fs_info->chunk_root, 0);
2158         if (IS_ERR(trans)) {
2159                 ret = PTR_ERR(trans);
2160                 goto error_undo;
2161         }
2162
2163         ret = btrfs_rm_dev_item(trans, device);
2164         if (ret) {
2165                 /* Any error in dev item removal is critical */
2166                 btrfs_crit(fs_info,
2167                            "failed to remove device item for devid %llu: %d",
2168                            device->devid, ret);
2169                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2170                 btrfs_end_transaction(trans);
2171                 return ret;
2172         }
2173
2174         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
2175         btrfs_scrub_cancel_dev(device);
2176
2177         /*
2178          * the device list mutex makes sure that we don't change
2179          * the device list while someone else is writing out all
2180          * the device supers. Whoever is writing all supers, should
2181          * lock the device list mutex before getting the number of
2182          * devices in the super block (super_copy). Conversely,
2183          * whoever updates the number of devices in the super block
2184          * (super_copy) should hold the device list mutex.
2185          */
2186
2187         /*
2188          * In normal cases the cur_devices == fs_devices. But in case
2189          * of deleting a seed device, the cur_devices should point to
2190          * its own fs_devices listed under the fs_devices->seed_list.
2191          */
2192         cur_devices = device->fs_devices;
2193         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
2194         list_del_rcu(&device->dev_list);
2195
2196         cur_devices->num_devices--;
2197         cur_devices->total_devices--;
2198         /* Update total_devices of the parent fs_devices if it's seed */
2199         if (cur_devices != fs_devices)
2200                 fs_devices->total_devices--;
2201
2202         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state))
2203                 cur_devices->missing_devices--;
2204
2205         btrfs_assign_next_active_device(device, NULL);
2206
2207         if (device->bdev) {
2208                 cur_devices->open_devices--;
2209                 /* remove sysfs entry */
2210                 btrfs_sysfs_remove_device(device);
2211         }
2212
2213         num_devices = btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy) - 1;
2214         btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy, num_devices);
2215         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
2216
2217         /*
2218          * At this point, the device is zero sized and detached from the
2219          * devices list.  All that's left is to zero out the old supers and
2220          * free the device.
2221          *
2222          * We cannot call btrfs_close_bdev() here because we're holding the sb
2223          * write lock, and blkdev_put() will pull in the ->open_mutex on the
2224          * block device and it's dependencies.  Instead just flush the device
2225          * and let the caller do the final blkdev_put.
2226          */
2227         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
2228                 btrfs_scratch_superblocks(fs_info, device->bdev,
2229                                           device->name->str);
2230                 if (device->bdev) {
2231                         sync_blockdev(device->bdev);
2232                         invalidate_bdev(device->bdev);
2233                 }
2234         }
2235
2236         *bdev = device->bdev;
2237         *holder = device->holder;
2238         synchronize_rcu();
2239         btrfs_free_device(device);
2240
2241         /*
2242          * This can happen if cur_devices is the private seed devices list.  We
2243          * cannot call close_fs_devices() here because it expects the uuid_mutex
2244          * to be held, but in fact we don't need that for the private
2245          * seed_devices, we can simply decrement cur_devices->opened and then
2246          * remove it from our list and free the fs_devices.
2247          */
2248         if (cur_devices->num_devices == 0) {
2249                 list_del_init(&cur_devices->seed_list);
2250                 ASSERT(cur_devices->opened == 1);
2251                 cur_devices->opened--;
2252                 free_fs_devices(cur_devices);
2253         }
2254
2255         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2256
2257         return ret;
2258
2259 error_undo:
2260         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
2261                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2262                 list_add(&device->dev_alloc_list,
2263                          &fs_devices->alloc_list);
2264                 device->fs_devices->rw_devices++;
2265                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2266         }
2267         return ret;
2268 }
2269
2270 void btrfs_rm_dev_replace_remove_srcdev(struct btrfs_device *srcdev)
2271 {
2272         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
2273
2274         lockdep_assert_held(&srcdev->fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2275
2276         /*
2277          * in case of fs with no seed, srcdev->fs_devices will point
2278          * to fs_devices of fs_info. However when the dev being replaced is
2279          * a seed dev it will point to the seed's local fs_devices. In short
2280          * srcdev will have its correct fs_devices in both the cases.
2281          */
2282         fs_devices = srcdev->fs_devices;
2283
2284         list_del_rcu(&srcdev->dev_list);
2285         list_del(&srcdev->dev_alloc_list);
2286         fs_devices->num_devices--;
2287         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &srcdev->dev_state))
2288                 fs_devices->missing_devices--;
2289
2290         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &srcdev->dev_state))
2291                 fs_devices->rw_devices--;
2292
2293         if (srcdev->bdev)
2294                 fs_devices->open_devices--;
2295 }
2296
2297 void btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev(struct btrfs_device *srcdev)
2298 {
2299         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = srcdev->fs_devices;
2300
2301         mutex_lock(&uuid_mutex);
2302
2303         btrfs_close_bdev(srcdev);
2304         synchronize_rcu();
2305         btrfs_free_device(srcdev);
2306
2307         /* if this is no devs we rather delete the fs_devices */
2308         if (!fs_devices->num_devices) {
2309                 /*
2310                  * On a mounted FS, num_devices can't be zero unless it's a
2311                  * seed. In case of a seed device being replaced, the replace
2312                  * target added to the sprout FS, so there will be no more
2313                  * device left under the seed FS.
2314                  */
2315                 ASSERT(fs_devices->seeding);
2316
2317                 list_del_init(&fs_devices->seed_list);
2318                 close_fs_devices(fs_devices);
2319                 free_fs_devices(fs_devices);
2320         }
2321         mutex_unlock(&uuid_mutex);
2322 }
2323
2324 void btrfs_destroy_dev_replace_tgtdev(struct btrfs_device *tgtdev)
2325 {
2326         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = tgtdev->fs_info->fs_devices;
2327
2328         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
2329
2330         btrfs_sysfs_remove_device(tgtdev);
2331
2332         if (tgtdev->bdev)
2333                 fs_devices->open_devices--;
2334
2335         fs_devices->num_devices--;
2336
2337         btrfs_assign_next_active_device(tgtdev, NULL);
2338
2339         list_del_rcu(&tgtdev->dev_list);
2340
2341         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
2342
2343         btrfs_scratch_superblocks(tgtdev->fs_info, tgtdev->bdev,
2344                                   tgtdev->name->str);
2345
2346         btrfs_close_bdev(tgtdev);
2347         synchronize_rcu();
2348         btrfs_free_device(tgtdev);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Populate args from device at path.
2353  *
2354  * @fs_info:    the filesystem
2355  * @args:       the args to populate
2356  * @path:       the path to the device
2357  *
2358  * This will read the super block of the device at @path and populate @args with
2359  * the devid, fsid, and uuid.  This is meant to be used for ioctls that need to
2360  * lookup a device to operate on, but need to do it before we take any locks.
2361  * This properly handles the special case of "missing" that a user may pass in,
2362  * and does some basic sanity checks.  The caller must make sure that @path is
2363  * properly NUL terminated before calling in, and must call
2364  * btrfs_put_dev_args_from_path() in order to free up the temporary fsid and
2365  * uuid buffers.
2366  *
2367  * Return: 0 for success, -errno for failure
2368  */
2369 int btrfs_get_dev_args_from_path(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2370                                  struct btrfs_dev_lookup_args *args,
2371                                  const char *path)
2372 {
2373         struct btrfs_super_block *disk_super;
2374         struct block_device *bdev;
2375         int ret;
2376
2377         if (!path || !path[0])
2378                 return -EINVAL;
2379         if (!strcmp(path, "missing")) {
2380                 args->missing = true;
2381                 return 0;
2382         }
2383
2384         args->uuid = kzalloc(BTRFS_UUID_SIZE, GFP_KERNEL);
2385         args->fsid = kzalloc(BTRFS_FSID_SIZE, GFP_KERNEL);
2386         if (!args->uuid || !args->fsid) {
2387                 btrfs_put_dev_args_from_path(args);
2388                 return -ENOMEM;
2389         }
2390
2391         ret = btrfs_get_bdev_and_sb(path, BLK_OPEN_READ, NULL, 0,
2392                                     &bdev, &disk_super);
2393         if (ret) {
2394                 btrfs_put_dev_args_from_path(args);
2395                 return ret;
2396         }
2397
2398         args->devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
2399         memcpy(args->uuid, disk_super->dev_item.uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
2400         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, METADATA_UUID))
2401                 memcpy(args->fsid, disk_super->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE);
2402         else
2403                 memcpy(args->fsid, disk_super->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
2404         btrfs_release_disk_super(disk_super);
2405         blkdev_put(bdev, NULL);
2406         return 0;
2407 }
2408
2409 /*
2410  * Only use this jointly with btrfs_get_dev_args_from_path() because we will
2411  * allocate our ->uuid and ->fsid pointers, everybody else uses local variables
2412  * that don't need to be freed.
2413  */
2414 void btrfs_put_dev_args_from_path(struct btrfs_dev_lookup_args *args)
2415 {
2416         kfree(args->uuid);
2417         kfree(args->fsid);
2418         args->uuid = NULL;
2419         args->fsid = NULL;
2420 }
2421
2422 struct btrfs_device *btrfs_find_device_by_devspec(
2423                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 devid,
2424                 const char *device_path)
2425 {
2426         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
2427         struct btrfs_device *device;
2428         int ret;
2429
2430         if (devid) {
2431                 args.devid = devid;
2432                 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
2433                 if (!device)
2434                         return ERR_PTR(-ENOENT);
2435                 return device;
2436         }
2437
2438         ret = btrfs_get_dev_args_from_path(fs_info, &args, device_path);
2439         if (ret)
2440                 return ERR_PTR(ret);
2441         device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
2442         btrfs_put_dev_args_from_path(&args);
2443         if (!device)
2444                 return ERR_PTR(-ENOENT);
2445         return device;
2446 }
2447
2448 static struct btrfs_fs_devices *btrfs_init_sprout(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2449 {
2450         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2451         struct btrfs_fs_devices *old_devices;
2452         struct btrfs_fs_devices *seed_devices;
2453
2454         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
2455         if (!fs_devices->seeding)
2456                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2457
2458         /*
2459          * Private copy of the seed devices, anchored at
2460          * fs_info->fs_devices->seed_list
2461          */
2462         seed_devices = alloc_fs_devices(NULL, NULL);
2463         if (IS_ERR(seed_devices))
2464                 return seed_devices;
2465
2466         /*
2467          * It's necessary to retain a copy of the original seed fs_devices in
2468          * fs_uuids so that filesystems which have been seeded can successfully
2469          * reference the seed device from open_seed_devices. This also supports
2470          * multiple fs seed.
2471          */
2472         old_devices = clone_fs_devices(fs_devices);
2473         if (IS_ERR(old_devices)) {
2474                 kfree(seed_devices);
2475                 return old_devices;
2476         }
2477
2478         list_add(&old_devices->fs_list, &fs_uuids);
2479
2480         memcpy(seed_devices, fs_devices, sizeof(*seed_devices));
2481         seed_devices->opened = 1;
2482         INIT_LIST_HEAD(&seed_devices->devices);
2483         INIT_LIST_HEAD(&seed_devices->alloc_list);
2484         mutex_init(&seed_devices->device_list_mutex);
2485
2486         return seed_devices;
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Splice seed devices into the sprout fs_devices.
2491  * Generate a new fsid for the sprouted read-write filesystem.
2492  */
2493 static void btrfs_setup_sprout(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2494                                struct btrfs_fs_devices *seed_devices)
2495 {
2496         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2497         struct btrfs_super_block *disk_super = fs_info->super_copy;
2498         struct btrfs_device *device;
2499         u64 super_flags;
2500
2501         /*
2502          * We are updating the fsid, the thread leading to device_list_add()
2503          * could race, so uuid_mutex is needed.
2504          */
2505         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
2506
2507         /*
2508          * The threads listed below may traverse dev_list but can do that without
2509          * device_list_mutex:
2510          * - All device ops and balance - as we are in btrfs_exclop_start.
2511          * - Various dev_list readers - are using RCU.
2512          * - btrfs_ioctl_fitrim() - is using RCU.
2513          *
2514          * For-read threads as below are using device_list_mutex:
2515          * - Readonly scrub btrfs_scrub_dev()
2516          * - Readonly scrub btrfs_scrub_progress()
2517          * - btrfs_get_dev_stats()
2518          */
2519         lockdep_assert_held(&fs_devices->device_list_mutex);
2520
2521         list_splice_init_rcu(&fs_devices->devices, &seed_devices->devices,
2522                               synchronize_rcu);
2523         list_for_each_entry(device, &seed_devices->devices, dev_list)
2524                 device->fs_devices = seed_devices;
2525
2526         fs_devices->seeding = false;
2527         fs_devices->num_devices = 0;
2528         fs_devices->open_devices = 0;
2529         fs_devices->missing_devices = 0;
2530         fs_devices->rotating = false;
2531         list_add(&seed_devices->seed_list, &fs_devices->seed_list);
2532
2533         generate_random_uuid(fs_devices->fsid);
2534         memcpy(fs_devices->metadata_uuid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
2535         memcpy(disk_super->fsid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
2536
2537         super_flags = btrfs_super_flags(disk_super) &
2538                       ~BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING;
2539         btrfs_set_super_flags(disk_super, super_flags);
2540 }
2541
2542 /*
2543  * Store the expected generation for seed devices in device items.
2544  */
2545 static int btrfs_finish_sprout(struct btrfs_trans_handle *trans)
2546 {
2547         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
2548         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2549         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
2550         struct btrfs_path *path;
2551         struct extent_buffer *leaf;
2552         struct btrfs_dev_item *dev_item;
2553         struct btrfs_device *device;
2554         struct btrfs_key key;
2555         u8 fs_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
2556         u8 dev_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
2557         int ret;
2558
2559         path = btrfs_alloc_path();
2560         if (!path)
2561                 return -ENOMEM;
2562
2563         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
2564         key.offset = 0;
2565         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
2566
2567         while (1) {
2568                 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
2569                 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2570                 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2571                 if (ret < 0)
2572                         goto error;
2573
2574                 leaf = path->nodes[0];
2575 next_slot:
2576                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
2577                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
2578                         if (ret > 0)
2579                                 break;
2580                         if (ret < 0)
2581                                 goto error;
2582                         leaf = path->nodes[0];
2583                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
2584                         btrfs_release_path(path);
2585                         continue;
2586                 }
2587
2588                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
2589                 if (key.objectid != BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID ||
2590                     key.type != BTRFS_DEV_ITEM_KEY)
2591                         break;
2592
2593                 dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2594                                           struct btrfs_dev_item);
2595                 args.devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
2596                 read_extent_buffer(leaf, dev_uuid, btrfs_device_uuid(dev_item),
2597                                    BTRFS_UUID_SIZE);
2598                 read_extent_buffer(leaf, fs_uuid, btrfs_device_fsid(dev_item),
2599                                    BTRFS_FSID_SIZE);
2600                 args.uuid = dev_uuid;
2601                 args.fsid = fs_uuid;
2602                 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
2603                 BUG_ON(!device); /* Logic error */
2604
2605                 if (device->fs_devices->seeding) {
2606                         btrfs_set_device_generation(leaf, dev_item,
2607                                                     device->generation);
2608                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2609                 }
2610
2611                 path->slots[0]++;
2612                 goto next_slot;
2613         }
2614         ret = 0;
2615 error:
2616         btrfs_free_path(path);
2617         return ret;
2618 }
2619
2620 int btrfs_init_new_device(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *device_path)
2621 {
2622         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2623         struct btrfs_trans_handle *trans;
2624         struct btrfs_device *device;
2625         struct block_device *bdev;
2626         struct super_block *sb = fs_info->sb;
2627         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
2628         struct btrfs_fs_devices *seed_devices = NULL;
2629         u64 orig_super_total_bytes;
2630         u64 orig_super_num_devices;
2631         int ret = 0;
2632         bool seeding_dev = false;
2633         bool locked = false;
2634
2635         if (sb_rdonly(sb) && !fs_devices->seeding)
2636                 return -EROFS;
2637
2638         bdev = blkdev_get_by_path(device_path, BLK_OPEN_WRITE,
2639                                   fs_info->bdev_holder, NULL);
2640         if (IS_ERR(bdev))
2641                 return PTR_ERR(bdev);
2642
2643         if (!btrfs_check_device_zone_type(fs_info, bdev)) {
2644                 ret = -EINVAL;
2645                 goto error;
2646         }
2647
2648         if (fs_devices->seeding) {
2649                 seeding_dev = true;
2650                 down_write(&sb->s_umount);
2651                 mutex_lock(&uuid_mutex);
2652                 locked = true;
2653         }
2654
2655         sync_blockdev(bdev);
2656
2657         rcu_read_lock();
2658         list_for_each_entry_rcu(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
2659                 if (device->bdev == bdev) {
2660                         ret = -EEXIST;
2661                         rcu_read_unlock();
2662                         goto error;
2663                 }
2664         }
2665         rcu_read_unlock();
2666
2667         device = btrfs_alloc_device(fs_info, NULL, NULL, device_path);
2668         if (IS_ERR(device)) {
2669                 /* we can safely leave the fs_devices entry around */
2670                 ret = PTR_ERR(device);
2671                 goto error;
2672         }
2673
2674         device->fs_info = fs_info;
2675         device->bdev = bdev;
2676         ret = lookup_bdev(device_path, &device->devt);
2677         if (ret)
2678                 goto error_free_device;
2679
2680         ret = btrfs_get_dev_zone_info(device, false);
2681         if (ret)
2682                 goto error_free_device;
2683
2684         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
2685         if (IS_ERR(trans)) {
2686                 ret = PTR_ERR(trans);
2687                 goto error_free_zone;
2688         }
2689
2690         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
2691         device->generation = trans->transid;
2692         device->io_width = fs_info->sectorsize;
2693         device->io_align = fs_info->sectorsize;
2694         device->sector_size = fs_info->sectorsize;
2695         device->total_bytes =
2696                 round_down(bdev_nr_bytes(bdev), fs_info->sectorsize);
2697         device->disk_total_bytes = device->total_bytes;
2698         device->commit_total_bytes = device->total_bytes;
2699         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
2700         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
2701         device->holder = fs_info->bdev_holder;
2702         device->dev_stats_valid = 1;
2703         set_blocksize(device->bdev, BTRFS_BDEV_BLOCKSIZE);
2704
2705         if (seeding_dev) {
2706                 btrfs_clear_sb_rdonly(sb);
2707
2708                 /* GFP_KERNEL allocation must not be under device_list_mutex */
2709                 seed_devices = btrfs_init_sprout(fs_info);
2710                 if (IS_ERR(seed_devices)) {
2711                         ret = PTR_ERR(seed_devices);
2712                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2713                         goto error_trans;
2714                 }
2715         }
2716
2717         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
2718         if (seeding_dev) {
2719                 btrfs_setup_sprout(fs_info, seed_devices);
2720                 btrfs_assign_next_active_device(fs_info->fs_devices->latest_dev,
2721                                                 device);
2722         }
2723
2724         device->fs_devices = fs_devices;
2725
2726         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2727         list_add_rcu(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
2728         list_add(&device->dev_alloc_list, &fs_devices->alloc_list);
2729         fs_devices->num_devices++;
2730         fs_devices->open_devices++;
2731         fs_devices->rw_devices++;
2732         fs_devices->total_devices++;
2733         fs_devices->total_rw_bytes += device->total_bytes;
2734
2735         atomic64_add(device->total_bytes, &fs_info->free_chunk_space);
2736
2737         if (!bdev_nonrot(bdev))
2738                 fs_devices->rotating = true;
2739
2740         orig_super_total_bytes = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
2741         btrfs_set_super_total_bytes(fs_info->super_copy,
2742                 round_down(orig_super_total_bytes + device->total_bytes,
2743                            fs_info->sectorsize));
2744
2745         orig_super_num_devices = btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy);
2746         btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy,
2747                                     orig_super_num_devices + 1);
2748
2749         /*
2750          * we've got more storage, clear any full flags on the space
2751          * infos
2752          */
2753         btrfs_clear_space_info_full(fs_info);
2754
2755         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2756
2757         /* Add sysfs device entry */
2758         btrfs_sysfs_add_device(device);
2759
2760         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
2761
2762         if (seeding_dev) {
2763                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2764                 ret = init_first_rw_device(trans);
2765                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2766                 if (ret) {
2767                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2768                         goto error_sysfs;
2769                 }
2770         }
2771
2772         ret = btrfs_add_dev_item(trans, device);
2773         if (ret) {
2774                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2775                 goto error_sysfs;
2776         }
2777
2778         if (seeding_dev) {
2779                 ret = btrfs_finish_sprout(trans);
2780                 if (ret) {
2781                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2782                         goto error_sysfs;
2783                 }
2784
2785                 /*
2786                  * fs_devices now represents the newly sprouted filesystem and
2787                  * its fsid has been changed by btrfs_sprout_splice().
2788                  */
2789                 btrfs_sysfs_update_sprout_fsid(fs_devices);
2790         }
2791
2792         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2793
2794         if (seeding_dev) {
2795                 mutex_unlock(&uuid_mutex);
2796                 up_write(&sb->s_umount);
2797                 locked = false;
2798
2799                 if (ret) /* transaction commit */
2800                         return ret;
2801
2802                 ret = btrfs_relocate_sys_chunks(fs_info);
2803                 if (ret < 0)
2804                         btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret,
2805                                     "Failed to relocate sys chunks after device initialization. This can be fixed using the \"btrfs balance\" command.");
2806                 trans = btrfs_attach_transaction(root);
2807                 if (IS_ERR(trans)) {
2808                         if (PTR_ERR(trans) == -ENOENT)
2809                                 return 0;
2810                         ret = PTR_ERR(trans);
2811                         trans = NULL;
2812                         goto error_sysfs;
2813                 }
2814                 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2815         }
2816
2817         /*
2818          * Now that we have written a new super block to this device, check all
2819          * other fs_devices list if device_path alienates any other scanned
2820          * device.
2821          * We can ignore the return value as it typically returns -EINVAL and
2822          * only succeeds if the device was an alien.
2823          */
2824         btrfs_forget_devices(device->devt);
2825
2826         /* Update ctime/mtime for blkid or udev */
2827         update_dev_time(device_path);
2828
2829         return ret;
2830
2831 error_sysfs:
2832         btrfs_sysfs_remove_device(device);
2833         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2834         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2835         list_del_rcu(&device->dev_list);
2836         list_del(&device->dev_alloc_list);
2837         fs_info->fs_devices->num_devices--;
2838         fs_info->fs_devices->open_devices--;
2839         fs_info->fs_devices->rw_devices--;
2840         fs_info->fs_devices->total_devices--;
2841         fs_info->fs_devices->total_rw_bytes -= device->total_bytes;
2842         atomic64_sub(device->total_bytes, &fs_info->free_chunk_space);
2843         btrfs_set_super_total_bytes(fs_info->super_copy,
2844                                     orig_super_total_bytes);
2845         btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy,
2846                                     orig_super_num_devices);
2847         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2848         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2849 error_trans:
2850         if (seeding_dev)
2851                 btrfs_set_sb_rdonly(sb);
2852         if (trans)
2853                 btrfs_end_transaction(trans);
2854 error_free_zone:
2855         btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
2856 error_free_device:
2857         btrfs_free_device(device);
2858 error:
2859         blkdev_put(bdev, fs_info->bdev_holder);
2860         if (locked) {
2861                 mutex_unlock(&uuid_mutex);
2862                 up_write(&sb->s_umount);
2863         }
2864         return ret;
2865 }
2866
2867 static noinline int btrfs_update_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
2868                                         struct btrfs_device *device)
2869 {
2870         int ret;
2871         struct btrfs_path *path;
2872         struct btrfs_root *root = device->fs_info->chunk_root;
2873         struct btrfs_dev_item *dev_item;
2874         struct extent_buffer *leaf;
2875         struct btrfs_key key;
2876
2877         path = btrfs_alloc_path();
2878         if (!path)
2879                 return -ENOMEM;
2880
2881         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
2882         key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
2883         key.offset = device->devid;
2884
2885         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2886         if (ret < 0)
2887                 goto out;
2888
2889         if (ret > 0) {
2890                 ret = -ENOENT;
2891                 goto out;
2892         }
2893
2894         leaf = path->nodes[0];
2895         dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_item);
2896
2897         btrfs_set_device_id(leaf, dev_item, device->devid);
2898         btrfs_set_device_type(leaf, dev_item, device->type);
2899         btrfs_set_device_io_align(leaf, dev_item, device->io_align);
2900         btrfs_set_device_io_width(leaf, dev_item, device->io_width);
2901         btrfs_set_device_sector_size(leaf, dev_item, device->sector_size);
2902         btrfs_set_device_total_bytes(leaf, dev_item,
2903                                      btrfs_device_get_disk_total_bytes(device));
2904         btrfs_set_device_bytes_used(leaf, dev_item,
2905                                     btrfs_device_get_bytes_used(device));
2906         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2907
2908 out:
2909         btrfs_free_path(path);
2910         return ret;
2911 }
2912
2913 int btrfs_grow_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
2914                       struct btrfs_device *device, u64 new_size)
2915 {
2916         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2917         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
2918         u64 old_total;
2919         u64 diff;
2920         int ret;
2921
2922         if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state))
2923                 return -EACCES;
2924
2925         new_size = round_down(new_size, fs_info->sectorsize);
2926
2927         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2928         old_total = btrfs_super_total_bytes(super_copy);
2929         diff = round_down(new_size - device->total_bytes, fs_info->sectorsize);
2930
2931         if (new_size <= device->total_bytes ||
2932             test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
2933                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2934                 return -EINVAL;
2935         }
2936
2937         btrfs_set_super_total_bytes(super_copy,
2938                         round_down(old_total + diff, fs_info->sectorsize));
2939         device->fs_devices->total_rw_bytes += diff;
2940
2941         btrfs_device_set_total_bytes(device, new_size);
2942         btrfs_device_set_disk_total_bytes(device, new_size);
2943         btrfs_clear_space_info_full(device->fs_info);
2944         if (list_empty(&device->post_commit_list))
2945                 list_add_tail(&device->post_commit_list,
2946                               &trans->transaction->dev_update_list);
2947         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2948
2949         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
2950         ret = btrfs_update_device(trans, device);
2951         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2952
2953         return ret;
2954 }
2955
2956 static int btrfs_free_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset)
2957 {
2958         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2959         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
2960         int ret;
2961         struct btrfs_path *path;
2962         struct btrfs_key key;
2963
2964         path = btrfs_alloc_path();
2965         if (!path)
2966                 return -ENOMEM;
2967
2968         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2969         key.offset = chunk_offset;
2970         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
2971
2972         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
2973         if (ret < 0)
2974                 goto out;
2975         else if (ret > 0) { /* Logic error or corruption */
2976                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, -ENOENT,
2977                                       "Failed lookup while freeing chunk.");
2978                 ret = -ENOENT;
2979                 goto out;
2980         }
2981
2982         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
2983         if (ret < 0)
2984                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret,
2985                                       "Failed to delete chunk item.");
2986 out:
2987         btrfs_free_path(path);
2988         return ret;
2989 }
2990
2991 static int btrfs_del_sys_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
2992 {
2993         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
2994         struct btrfs_disk_key *disk_key;
2995         struct btrfs_chunk *chunk;
2996         u8 *ptr;
2997         int ret = 0;
2998         u32 num_stripes;
2999         u32 array_size;
3000         u32 len = 0;
3001         u32 cur;
3002         struct btrfs_key key;
3003
3004         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3005         array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
3006
3007         ptr = super_copy->sys_chunk_array;
3008         cur = 0;
3009
3010         while (cur < array_size) {
3011                 disk_key = (struct btrfs_disk_key *)ptr;
3012                 btrfs_disk_key_to_cpu(&key, disk_key);
3013
3014                 len = sizeof(*disk_key);
3015
3016                 if (key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
3017                         chunk = (struct btrfs_chunk *)(ptr + len);
3018                         num_stripes = btrfs_stack_chunk_num_stripes(chunk);
3019                         len += btrfs_chunk_item_size(num_stripes);
3020                 } else {
3021                         ret = -EIO;
3022                         break;
3023                 }
3024                 if (key.objectid == BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID &&
3025                     key.offset == chunk_offset) {
3026                         memmove(ptr, ptr + len, array_size - (cur + len));
3027                         array_size -= len;
3028                         btrfs_set_super_sys_array_size(super_copy, array_size);
3029                 } else {
3030                         ptr += len;
3031                         cur += len;
3032                 }
3033         }
3034         return ret;
3035 }
3036
3037 /*
3038  * btrfs_get_chunk_map() - Find the mapping containing the given logical extent.
3039  * @logical: Logical block offset in bytes.
3040  * @length: Length of extent in bytes.
3041  *
3042  * Return: Chunk mapping or ERR_PTR.
3043  */
3044 struct extent_map *btrfs_get_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3045                                        u64 logical, u64 length)
3046 {
3047         struct extent_map_tree *em_tree;
3048         struct extent_map *em;
3049
3050         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
3051         read_lock(&em_tree->lock);
3052         em = lookup_extent_mapping(em_tree, logical, length);
3053         read_unlock(&em_tree->lock);
3054
3055         if (!em) {
3056                 btrfs_crit(fs_info, "unable to find logical %llu length %llu",
3057                            logical, length);
3058                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3059         }
3060
3061         if (em->start > logical || em->start + em->len < logical) {
3062                 btrfs_crit(fs_info,
3063                            "found a bad mapping, wanted %llu-%llu, found %llu-%llu",
3064                            logical, length, em->start, em->start + em->len);
3065                 free_extent_map(em);
3066                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3067         }
3068
3069         /* callers are responsible for dropping em's ref. */
3070         return em;
3071 }
3072
3073 static int remove_chunk_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
3074                              struct map_lookup *map, u64 chunk_offset)
3075 {
3076         int i;
3077
3078         /*
3079          * Removing chunk items and updating the device items in the chunks btree
3080          * requires holding the chunk_mutex.
3081          * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for the details.
3082          */
3083         lockdep_assert_held(&trans->fs_info->chunk_mutex);
3084
3085         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
3086                 int ret;
3087
3088                 ret = btrfs_update_device(trans, map->stripes[i].dev);
3089                 if (ret)
3090                         return ret;
3091         }
3092
3093         return btrfs_free_chunk(trans, chunk_offset);
3094 }
3095
3096 int btrfs_remove_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset)
3097 {
3098         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3099         struct extent_map *em;
3100         struct map_lookup *map;
3101         u64 dev_extent_len = 0;
3102         int i, ret = 0;
3103         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
3104
3105         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
3106         if (IS_ERR(em)) {
3107                 /*
3108                  * This is a logic error, but we don't want to just rely on the
3109                  * user having built with ASSERT enabled, so if ASSERT doesn't
3110                  * do anything we still error out.
3111                  */
3112                 ASSERT(0);
3113                 return PTR_ERR(em);
3114         }
3115         map = em->map_lookup;
3116
3117         /*
3118          * First delete the device extent items from the devices btree.
3119          * We take the device_list_mutex to avoid racing with the finishing phase
3120          * of a device replace operation. See the comment below before acquiring
3121          * fs_info->chunk_mutex. Note that here we do not acquire the chunk_mutex
3122          * because that can result in a deadlock when deleting the device extent
3123          * items from the devices btree - COWing an extent buffer from the btree
3124          * may result in allocating a new metadata chunk, which would attempt to
3125          * lock again fs_info->chunk_mutex.
3126          */
3127         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
3128         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
3129                 struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
3130                 ret = btrfs_free_dev_extent(trans, device,
3131                                             map->stripes[i].physical,
3132                                             &dev_extent_len);
3133                 if (ret) {
3134                         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
3135                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3136                         goto out;
3137                 }
3138
3139                 if (device->bytes_used > 0) {
3140                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3141                         btrfs_device_set_bytes_used(device,
3142                                         device->bytes_used - dev_extent_len);
3143                         atomic64_add(dev_extent_len, &fs_info->free_chunk_space);
3144                         btrfs_clear_space_info_full(fs_info);
3145                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3146                 }
3147         }
3148         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
3149
3150         /*
3151          * We acquire fs_info->chunk_mutex for 2 reasons:
3152          *
3153          * 1) Just like with the first phase of the chunk allocation, we must
3154          *    reserve system space, do all chunk btree updates and deletions, and
3155          *    update the system chunk array in the superblock while holding this
3156          *    mutex. This is for similar reasons as explained on the comment at
3157          *    the top of btrfs_chunk_alloc();
3158          *
3159          * 2) Prevent races with the final phase of a device replace operation
3160          *    that replaces the device object associated with the map's stripes,
3161          *    because the device object's id can change at any time during that
3162          *    final phase of the device replace operation
3163          *    (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
3164          *    replaced device and then see it with an ID of
3165          *    BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID, which would cause a failure when updating
3166          *    the device item, which does not exists on the chunk btree.
3167          *    The finishing phase of device replace acquires both the
3168          *    device_list_mutex and the chunk_mutex, in that order, so we are
3169          *    safe by just acquiring the chunk_mutex.
3170          */
3171         trans->removing_chunk = true;
3172         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3173
3174         check_system_chunk(trans, map->type);
3175
3176         ret = remove_chunk_item(trans, map, chunk_offset);
3177         /*
3178          * Normally we should not get -ENOSPC since we reserved space before
3179          * through the call to check_system_chunk().
3180          *
3181          * Despite our system space_info having enough free space, we may not
3182          * be able to allocate extents from its block groups, because all have
3183          * an incompatible profile, which will force us to allocate a new system
3184          * block group with the right profile, or right after we called
3185          * check_system_space() above, a scrub turned the only system block group
3186          * with enough free space into RO mode.
3187          * This is explained with more detail at do_chunk_alloc().
3188          *
3189          * So if we get -ENOSPC, allocate a new system chunk and retry once.
3190          */
3191         if (ret == -ENOSPC) {
3192                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3193                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3194
3195                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3196                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3197                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3198                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3199                         goto out;
3200                 }
3201
3202                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3203                 if (ret) {
3204                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3205                         goto out;
3206                 }
3207
3208                 ret = remove_chunk_item(trans, map, chunk_offset);
3209                 if (ret) {
3210                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3211                         goto out;
3212                 }
3213         } else if (ret) {
3214                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3215                 goto out;
3216         }
3217
3218         trace_btrfs_chunk_free(fs_info, map, chunk_offset, em->len);
3219
3220         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
3221                 ret = btrfs_del_sys_chunk(fs_info, chunk_offset);
3222                 if (ret) {
3223                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3224                         goto out;
3225                 }
3226         }
3227
3228         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3229         trans->removing_chunk = false;
3230
3231         /*
3232          * We are done with chunk btree updates and deletions, so release the
3233          * system space we previously reserved (with check_system_chunk()).
3234          */
3235         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3236
3237         ret = btrfs_remove_block_group(trans, chunk_offset, em);
3238         if (ret) {
3239                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3240                 goto out;
3241         }
3242
3243 out:
3244         if (trans->removing_chunk) {
3245                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3246                 trans->removing_chunk = false;
3247         }
3248         /* once for us */
3249         free_extent_map(em);
3250         return ret;
3251 }
3252
3253 int btrfs_relocate_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
3254 {
3255         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
3256         struct btrfs_trans_handle *trans;
3257         struct btrfs_block_group *block_group;
3258         u64 length;
3259         int ret;
3260
3261         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2)) {
3262                 btrfs_err(fs_info,
3263                           "relocate: not supported on extent tree v2 yet");
3264                 return -EINVAL;
3265         }
3266
3267         /*
3268          * Prevent races with automatic removal of unused block groups.
3269          * After we relocate and before we remove the chunk with offset
3270          * chunk_offset, automatic removal of the block group can kick in,
3271          * resulting in a failure when calling btrfs_remove_chunk() below.
3272          *
3273          * Make sure to acquire this mutex before doing a tree search (dev
3274          * or chunk trees) to find chunks. Otherwise the cleaner kthread might
3275          * call btrfs_remove_chunk() (through btrfs_delete_unused_bgs()) after
3276          * we release the path used to search the chunk/dev tree and before
3277          * the current task acquires this mutex and calls us.
3278          */
3279         lockdep_assert_held(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3280
3281         /* step one, relocate all the extents inside this chunk */
3282         btrfs_scrub_pause(fs_info);
3283         ret = btrfs_relocate_block_group(fs_info, chunk_offset);
3284         btrfs_scrub_continue(fs_info);
3285         if (ret) {
3286                 /*
3287                  * If we had a transaction abort, stop all running scrubs.
3288                  * See transaction.c:cleanup_transaction() why we do it here.
3289                  */
3290                 if (BTRFS_FS_ERROR(fs_info))
3291                         btrfs_scrub_cancel(fs_info);
3292                 return ret;
3293         }
3294
3295         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3296         if (!block_group)
3297                 return -ENOENT;
3298         btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
3299         length = block_group->length;
3300         btrfs_put_block_group(block_group);
3301
3302         /*
3303          * On a zoned file system, discard the whole block group, this will
3304          * trigger a REQ_OP_ZONE_RESET operation on the device zone. If
3305          * resetting the zone fails, don't treat it as a fatal problem from the
3306          * filesystem's point of view.
3307          */
3308         if (btrfs_is_zoned(fs_info)) {
3309                 ret = btrfs_discard_extent(fs_info, chunk_offset, length, NULL);
3310                 if (ret)
3311                         btrfs_info(fs_info,
3312                                 "failed to reset zone %llu after relocation",
3313                                 chunk_offset);
3314         }
3315
3316         trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(root->fs_info,
3317                                                      chunk_offset);
3318         if (IS_ERR(trans)) {
3319                 ret = PTR_ERR(trans);
3320                 btrfs_handle_fs_error(root->fs_info, ret, NULL);
3321                 return ret;
3322         }
3323
3324         /*
3325          * step two, delete the device extents and the
3326          * chunk tree entries
3327          */
3328         ret = btrfs_remove_chunk(trans, chunk_offset);
3329         btrfs_end_transaction(trans);
3330         return ret;
3331 }
3332
3333 static int btrfs_relocate_sys_chunks(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3334 {
3335         struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
3336         struct btrfs_path *path;
3337         struct extent_buffer *leaf;
3338         struct btrfs_chunk *chunk;
3339         struct btrfs_key key;
3340         struct btrfs_key found_key;
3341         u64 chunk_type;
3342         bool retried = false;
3343         int failed = 0;
3344         int ret;
3345
3346         path = btrfs_alloc_path();
3347         if (!path)
3348                 return -ENOMEM;
3349
3350 again:
3351         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
3352         key.offset = (u64)-1;
3353         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
3354
3355         while (1) {
3356                 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3357                 ret = btrfs_search_slot(NULL, chunk_root, &key, path, 0, 0);
3358                 if (ret < 0) {
3359                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3360                         goto error;
3361                 }
3362                 BUG_ON(ret == 0); /* Corruption */
3363
3364                 ret = btrfs_previous_item(chunk_root, path, key.objectid,
3365                                           key.type);
3366                 if (ret)
3367                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3368                 if (ret < 0)
3369                         goto error;
3370                 if (ret > 0)
3371                         break;
3372
3373                 leaf = path->nodes[0];
3374                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, path->slots[0]);
3375
3376                 chunk = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
3377                                        struct btrfs_chunk);
3378                 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3379                 btrfs_release_path(path);
3380
3381                 if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
3382                         ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, found_key.offset);
3383                         if (ret == -ENOSPC)
3384                                 failed++;
3385                         else
3386                                 BUG_ON(ret);
3387                 }
3388                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3389
3390                 if (found_key.offset == 0)
3391                         break;
3392                 key.offset = found_key.offset - 1;
3393         }
3394         ret = 0;
3395         if (failed && !retried) {
3396                 failed = 0;
3397                 retried = true;
3398                 goto again;
3399         } else if (WARN_ON(failed && retried)) {
3400                 ret = -ENOSPC;
3401         }
3402 error:
3403         btrfs_free_path(path);
3404         return ret;
3405 }
3406
3407 /*
3408  * return 1 : allocate a data chunk successfully,
3409  * return <0: errors during allocating a data chunk,
3410  * return 0 : no need to allocate a data chunk.
3411  */
3412 static int btrfs_may_alloc_data_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3413                                       u64 chunk_offset)
3414 {
3415         struct btrfs_block_group *cache;
3416         u64 bytes_used;
3417         u64 chunk_type;
3418
3419         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3420         ASSERT(cache);
3421         chunk_type = cache->flags;
3422         btrfs_put_block_group(cache);
3423
3424         if (!(chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
3425                 return 0;
3426
3427         spin_lock(&fs_info->data_sinfo->lock);
3428         bytes_used = fs_info->data_sinfo->bytes_used;
3429         spin_unlock(&fs_info->data_sinfo->lock);
3430
3431         if (!bytes_used) {
3432                 struct btrfs_trans_handle *trans;
3433                 int ret;
3434
3435                 trans = btrfs_join_transaction(fs_info->tree_root);
3436                 if (IS_ERR(trans))
3437                         return PTR_ERR(trans);
3438
3439                 ret = btrfs_force_chunk_alloc(trans, BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
3440                 btrfs_end_transaction(trans);
3441                 if (ret < 0)
3442                         return ret;
3443                 return 1;
3444         }
3445
3446         return 0;
3447 }
3448
3449 static int insert_balance_item(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3450                                struct btrfs_balance_control *bctl)
3451 {
3452         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
3453         struct btrfs_trans_handle *trans;
3454         struct btrfs_balance_item *item;
3455         struct btrfs_disk_balance_args disk_bargs;
3456         struct btrfs_path *path;
3457         struct extent_buffer *leaf;
3458         struct btrfs_key key;
3459         int ret, err;
3460
3461         path = btrfs_alloc_path();
3462         if (!path)
3463                 return -ENOMEM;
3464
3465         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
3466         if (IS_ERR(trans)) {
3467                 btrfs_free_path(path);
3468                 return PTR_ERR(trans);
3469         }
3470
3471         key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
3472         key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
3473         key.offset = 0;
3474
3475         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
3476                                       sizeof(*item));
3477         if (ret)
3478                 goto out;
3479
3480         leaf = path->nodes[0];
3481         item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_balance_item);
3482
3483         memzero_extent_buffer(leaf, (unsigned long)item, sizeof(*item));
3484
3485         btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->data);
3486         btrfs_set_balance_data(leaf, item, &disk_bargs);
3487         btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->meta);
3488         btrfs_set_balance_meta(leaf, item, &disk_bargs);
3489         btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->sys);
3490         btrfs_set_balance_sys(leaf, item, &disk_bargs);
3491
3492         btrfs_set_balance_flags(leaf, item, bctl->flags);
3493
3494         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
3495 out:
3496         btrfs_free_path(path);
3497         err = btrfs_commit_transaction(trans);
3498         if (err && !ret)
3499                 ret = err;
3500         return ret;
3501 }
3502
3503 static int del_balance_item(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3504 {
3505         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
3506         struct btrfs_trans_handle *trans;
3507         struct btrfs_path *path;
3508         struct btrfs_key key;
3509         int ret, err;
3510
3511         path = btrfs_alloc_path();
3512         if (!path)
3513                 return -ENOMEM;
3514
3515         trans = btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, 0);
3516         if (IS_ERR(trans)) {
3517                 btrfs_free_path(path);
3518                 return PTR_ERR(trans);
3519         }
3520
3521         key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
3522         key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
3523         key.offset = 0;
3524
3525         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
3526         if (ret < 0)
3527                 goto out;
3528         if (ret > 0) {
3529                 ret = -ENOENT;
3530                 goto out;
3531         }
3532
3533         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
3534 out:
3535         btrfs_free_path(path);
3536         err = btrfs_commit_transaction(trans);
3537         if (err && !ret)
3538                 ret = err;
3539         return ret;
3540 }
3541
3542 /*
3543  * This is a heuristic used to reduce the number of chunks balanced on
3544  * resume after balance was interrupted.
3545  */
3546 static void update_balance_args(struct btrfs_balance_control *bctl)
3547 {
3548         /*
3549          * Turn on soft mode for chunk types that were being converted.
3550          */
3551         if (bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
3552                 bctl->data.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
3553         if (bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
3554                 bctl->sys.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
3555         if (bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
3556                 bctl->meta.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
3557
3558         /*
3559          * Turn on usage filter if is not already used.  The idea is
3560          * that chunks that we have already balanced should be
3561          * reasonably full.  Don't do it for chunks that are being
3562          * converted - that will keep us from relocating unconverted
3563          * (albeit full) chunks.
3564          */
3565         if (!(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3566             !(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3567             !(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
3568                 bctl->data.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
3569                 bctl->data.usage = 90;
3570         }
3571         if (!(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3572             !(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3573             !(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
3574                 bctl->sys.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
3575                 bctl->sys.usage = 90;
3576         }
3577         if (!(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3578             !(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3579             !(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
3580                 bctl->meta.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
3581                 bctl->meta.usage = 90;
3582         }
3583 }
3584
3585 /*
3586  * Clear the balance status in fs_info and delete the balance item from disk.
3587  */
3588 static void reset_balance_state(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3589 {
3590         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
3591         int ret;
3592
3593         BUG_ON(!fs_info->balance_ctl);
3594
3595         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3596         fs_info->balance_ctl = NULL;
3597         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3598
3599         kfree(bctl);
3600         ret = del_balance_item(fs_info);
3601         if (ret)
3602                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret, NULL);
3603 }
3604
3605 /*
3606  * Balance filters.  Return 1 if chunk should be filtered out
3607  * (should not be balanced).
3608  */
3609 static int chunk_profiles_filter(u64 chunk_type,
3610                                  struct btrfs_balance_args *bargs)
3611 {
3612         chunk_type = chunk_to_extended(chunk_type) &
3613                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
3614
3615         if (bargs->profiles & chunk_type)
3616                 return 0;
3617
3618         return 1;
3619 }
3620
3621 static int chunk_usage_range_filter(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset,
3622                               struct btrfs_balance_args *bargs)
3623 {
3624         struct btrfs_block_group *cache;
3625         u64 chunk_used;
3626         u64 user_thresh_min;
3627         u64 user_thresh_max;
3628         int ret = 1;
3629
3630         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3631         chunk_used = cache->used;
3632
3633         if (bargs->usage_min == 0)
3634                 user_thresh_min = 0;
3635         else
3636                 user_thresh_min = mult_perc(cache->length, bargs->usage_min);
3637
3638         if (bargs->usage_max == 0)
3639                 user_thresh_max = 1;
3640         else if (bargs->usage_max > 100)
3641                 user_thresh_max = cache->length;
3642         else
3643                 user_thresh_max = mult_perc(cache->length, bargs->usage_max);
3644
3645         if (user_thresh_min <= chunk_used && chunk_used < user_thresh_max)
3646                 ret = 0;
3647
3648         btrfs_put_block_group(cache);
3649         return ret;
3650 }
3651
3652 static int chunk_usage_filter(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3653                 u64 chunk_offset, struct btrfs_balance_args *bargs)
3654 {
3655         struct btrfs_block_group *cache;
3656         u64 chunk_used, user_thresh;
3657         int ret = 1;
3658
3659         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
3660         chunk_used = cache->used;
3661
3662         if (bargs->usage_min == 0)
3663                 user_thresh = 1;
3664         else if (bargs->usage > 100)
3665                 user_thresh = cache->length;
3666         else
3667                 user_thresh = mult_perc(cache->length, bargs->usage);
3668
3669         if (chunk_used < user_thresh)
3670                 ret = 0;
3671
3672         btrfs_put_block_group(cache);
3673         return ret;
3674 }
3675
3676 static int chunk_devid_filter(struct extent_buffer *leaf,
3677                               struct btrfs_chunk *chunk,
3678                               struct btrfs_balance_args *bargs)
3679 {
3680         struct btrfs_stripe *stripe;
3681         int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
3682         int i;
3683
3684         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
3685                 stripe = btrfs_stripe_nr(chunk, i);
3686                 if (btrfs_stripe_devid(leaf, stripe) == bargs->devid)
3687                         return 0;
3688         }
3689
3690         return 1;
3691 }
3692
3693 static u64 calc_data_stripes(u64 type, int num_stripes)
3694 {
3695         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
3696         const int ncopies = btrfs_raid_array[index].ncopies;
3697         const int nparity = btrfs_raid_array[index].nparity;
3698
3699         return (num_stripes - nparity) / ncopies;
3700 }
3701
3702 /* [pstart, pend) */
3703 static int chunk_drange_filter(struct extent_buffer *leaf,
3704                                struct btrfs_chunk *chunk,
3705                                struct btrfs_balance_args *bargs)
3706 {
3707         struct btrfs_stripe *stripe;
3708         int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
3709         u64 stripe_offset;
3710         u64 stripe_length;
3711         u64 type;
3712         int factor;
3713         int i;
3714
3715         if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID))
3716                 return 0;
3717
3718         type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3719         factor = calc_data_stripes(type, num_stripes);
3720
3721         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
3722                 stripe = btrfs_stripe_nr(chunk, i);
3723                 if (btrfs_stripe_devid(leaf, stripe) != bargs->devid)
3724                         continue;
3725
3726                 stripe_offset = btrfs_stripe_offset(leaf, stripe);
3727                 stripe_length = btrfs_chunk_length(leaf, chunk);
3728                 stripe_length = div_u64(stripe_length, factor);
3729
3730                 if (stripe_offset < bargs->pend &&
3731                     stripe_offset + stripe_length > bargs->pstart)
3732                         return 0;
3733         }
3734
3735         return 1;
3736 }
3737
3738 /* [vstart, vend) */
3739 static int chunk_vrange_filter(struct extent_buffer *leaf,
3740                                struct btrfs_chunk *chunk,
3741                                u64 chunk_offset,
3742                                struct btrfs_balance_args *bargs)
3743 {
3744         if (chunk_offset < bargs->vend &&
3745             chunk_offset + btrfs_chunk_length(leaf, chunk) > bargs->vstart)
3746                 /* at least part of the chunk is inside this vrange */
3747                 return 0;
3748
3749         return 1;
3750 }
3751
3752 static int chunk_stripes_range_filter(struct extent_buffer *leaf,
3753                                struct btrfs_chunk *chunk,
3754                                struct btrfs_balance_args *bargs)
3755 {
3756         int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
3757
3758         if (bargs->stripes_min <= num_stripes
3759                         && num_stripes <= bargs->stripes_max)
3760                 return 0;
3761
3762         return 1;
3763 }
3764
3765 static int chunk_soft_convert_filter(u64 chunk_type,
3766                                      struct btrfs_balance_args *bargs)
3767 {
3768         if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT))
3769                 return 0;
3770
3771         chunk_type = chunk_to_extended(chunk_type) &
3772                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
3773
3774         if (bargs->target == chunk_type)
3775                 return 1;
3776
3777         return 0;
3778 }
3779
3780 static int should_balance_chunk(struct extent_buffer *leaf,
3781                                 struct btrfs_chunk *chunk, u64 chunk_offset)
3782 {
3783         struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
3784         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
3785         struct btrfs_balance_args *bargs = NULL;
3786         u64 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3787
3788         /* type filter */
3789         if (!((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) &
3790               (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_TYPE_MASK))) {
3791                 return 0;
3792         }
3793
3794         if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
3795                 bargs = &bctl->data;
3796         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3797                 bargs = &bctl->sys;
3798         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3799                 bargs = &bctl->meta;
3800
3801         /* profiles filter */
3802         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_PROFILES) &&
3803             chunk_profiles_filter(chunk_type, bargs)) {
3804                 return 0;
3805         }
3806
3807         /* usage filter */
3808         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
3809             chunk_usage_filter(fs_info, chunk_offset, bargs)) {
3810                 return 0;
3811         } else if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
3812             chunk_usage_range_filter(fs_info, chunk_offset, bargs)) {
3813                 return 0;
3814         }
3815
3816         /* devid filter */
3817         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID) &&
3818             chunk_devid_filter(leaf, chunk, bargs)) {
3819                 return 0;
3820         }
3821
3822         /* drange filter, makes sense only with devid filter */
3823         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DRANGE) &&
3824             chunk_drange_filter(leaf, chunk, bargs)) {
3825                 return 0;
3826         }
3827
3828         /* vrange filter */
3829         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_VRANGE) &&
3830             chunk_vrange_filter(leaf, chunk, chunk_offset, bargs)) {
3831                 return 0;
3832         }
3833
3834         /* stripes filter */
3835         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_STRIPES_RANGE) &&
3836             chunk_stripes_range_filter(leaf, chunk, bargs)) {
3837                 return 0;
3838         }
3839
3840         /* soft profile changing mode */
3841         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT) &&
3842             chunk_soft_convert_filter(chunk_type, bargs)) {
3843                 return 0;
3844         }
3845
3846         /*
3847          * limited by count, must be the last filter
3848          */
3849         if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT)) {
3850                 if (bargs->limit == 0)
3851                         return 0;
3852                 else
3853                         bargs->limit--;
3854         } else if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT_RANGE)) {
3855                 /*
3856                  * Same logic as the 'limit' filter; the minimum cannot be
3857                  * determined here because we do not have the global information
3858                  * about the count of all chunks that satisfy the filters.
3859                  */
3860                 if (bargs->limit_max == 0)
3861                         return 0;
3862                 else
3863                         bargs->limit_max--;
3864         }
3865
3866         return 1;
3867 }
3868
3869 static int __btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3870 {
3871         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
3872         struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
3873         u64 chunk_type;
3874         struct btrfs_chunk *chunk;
3875         struct btrfs_path *path = NULL;
3876         struct btrfs_key key;
3877         struct btrfs_key found_key;
3878         struct extent_buffer *leaf;
3879         int slot;
3880         int ret;
3881         int enospc_errors = 0;
3882         bool counting = true;
3883         /* The single value limit and min/max limits use the same bytes in the */
3884         u64 limit_data = bctl->data.limit;
3885         u64 limit_meta = bctl->meta.limit;
3886         u64 limit_sys = bctl->sys.limit;
3887         u32 count_data = 0;
3888         u32 count_meta = 0;
3889         u32 count_sys = 0;
3890         int chunk_reserved = 0;
3891
3892         path = btrfs_alloc_path();
3893         if (!path) {
3894                 ret = -ENOMEM;
3895                 goto error;
3896         }
3897
3898         /* zero out stat counters */
3899         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3900         memset(&bctl->stat, 0, sizeof(bctl->stat));
3901         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3902 again:
3903         if (!counting) {
3904                 /*
3905                  * The single value limit and min/max limits use the same bytes
3906                  * in the
3907                  */
3908                 bctl->data.limit = limit_data;
3909                 bctl->meta.limit = limit_meta;
3910                 bctl->sys.limit = limit_sys;
3911         }
3912         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
3913         key.offset = (u64)-1;
3914         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
3915
3916         while (1) {
3917                 if ((!counting && atomic_read(&fs_info->balance_pause_req)) ||
3918                     atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req)) {
3919                         ret = -ECANCELED;
3920                         goto error;
3921                 }
3922
3923                 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3924                 ret = btrfs_search_slot(NULL, chunk_root, &key, path, 0, 0);
3925                 if (ret < 0) {
3926                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3927                         goto error;
3928                 }
3929
3930                 /*
3931                  * this shouldn't happen, it means the last relocate
3932                  * failed
3933                  */
3934                 if (ret == 0)
3935                         BUG(); /* FIXME break ? */
3936
3937                 ret = btrfs_previous_item(chunk_root, path, 0,
3938                                           BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY);
3939                 if (ret) {
3940                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3941                         ret = 0;
3942                         break;
3943                 }
3944
3945                 leaf = path->nodes[0];
3946                 slot = path->slots[0];
3947                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, slot);
3948
3949                 if (found_key.objectid != key.objectid) {
3950                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3951                         break;
3952                 }
3953
3954                 chunk = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_chunk);
3955                 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
3956
3957                 if (!counting) {
3958                         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3959                         bctl->stat.considered++;
3960                         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3961                 }
3962
3963                 ret = should_balance_chunk(leaf, chunk, found_key.offset);
3964
3965                 btrfs_release_path(path);
3966                 if (!ret) {
3967                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3968                         goto loop;
3969                 }
3970
3971                 if (counting) {
3972                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3973                         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
3974                         bctl->stat.expected++;
3975                         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
3976
3977                         if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
3978                                 count_data++;
3979                         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3980                                 count_sys++;
3981                         else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3982                                 count_meta++;
3983
3984                         goto loop;
3985                 }
3986
3987                 /*
3988                  * Apply limit_min filter, no need to check if the LIMITS
3989                  * filter is used, limit_min is 0 by default
3990                  */
3991                 if (((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
3992                                         count_data < bctl->data.limit_min)
3993                                 || ((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
3994                                         count_meta < bctl->meta.limit_min)
3995                                 || ((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) &&
3996                                         count_sys < bctl->sys.limit_min)) {
3997                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
3998                         goto loop;
3999                 }
4000
4001                 if (!chunk_reserved) {
4002                         /*
4003                          * We may be relocating the only data chunk we have,
4004                          * which could potentially end up with losing data's
4005                          * raid profile, so lets allocate an empty one in
4006                          * advance.
4007                          */
4008                         ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info,
4009                                                          found_key.offset);
4010                         if (ret < 0) {
4011                                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4012                                 goto error;
4013                         } else if (ret == 1) {
4014                                 chunk_reserved = 1;
4015                         }
4016                 }
4017
4018                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, found_key.offset);
4019                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4020                 if (ret == -ENOSPC) {
4021                         enospc_errors++;
4022                 } else if (ret == -ETXTBSY) {
4023                         btrfs_info(fs_info,
4024            "skipping relocation of block group %llu due to active swapfile",
4025                                    found_key.offset);
4026                         ret = 0;
4027                 } else if (ret) {
4028                         goto error;
4029                 } else {
4030                         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4031                         bctl->stat.completed++;
4032                         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4033                 }
4034 loop:
4035                 if (found_key.offset == 0)
4036                         break;
4037                 key.offset = found_key.offset - 1;
4038         }
4039
4040         if (counting) {
4041                 btrfs_release_path(path);
4042                 counting = false;
4043                 goto again;
4044         }
4045 error:
4046         btrfs_free_path(path);
4047         if (enospc_errors) {
4048                 btrfs_info(fs_info, "%d enospc errors during balance",
4049                            enospc_errors);
4050                 if (!ret)
4051                         ret = -ENOSPC;
4052         }
4053
4054         return ret;
4055 }
4056
4057 /*
4058  * See if a given profile is valid and reduced.
4059  *
4060  * @flags:     profile to validate
4061  * @extended:  if true @flags is treated as an extended profile
4062  */
4063 static int alloc_profile_is_valid(u64 flags, int extended)
4064 {
4065         u64 mask = (extended ? BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK :
4066                                BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK);
4067
4068         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
4069
4070         /* 1) check that all other bits are zeroed */
4071         if (flags & ~mask)
4072                 return 0;
4073
4074         /* 2) see if profile is reduced */
4075         if (flags == 0)
4076                 return !extended; /* "0" is valid for usual profiles */
4077
4078         return has_single_bit_set(flags);
4079 }
4080
4081 static inline int balance_need_close(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4082 {
4083         /* cancel requested || normal exit path */
4084         return atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req) ||
4085                 (atomic_read(&fs_info->balance_pause_req) == 0 &&
4086                  atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req) == 0);
4087 }
4088
4089 /*
4090  * Validate target profile against allowed profiles and return true if it's OK.
4091  * Otherwise print the error message and return false.
4092  */
4093 static inline int validate_convert_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info,
4094                 const struct btrfs_balance_args *bargs,
4095                 u64 allowed, const char *type)
4096 {
4097         if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT))
4098                 return true;
4099
4100         /* Profile is valid and does not have bits outside of the allowed set */
4101         if (alloc_profile_is_valid(bargs->target, 1) &&
4102             (bargs->target & ~allowed) == 0)
4103                 return true;
4104
4105         btrfs_err(fs_info, "balance: invalid convert %s profile %s",
4106                         type, btrfs_bg_type_to_raid_name(bargs->target));
4107         return false;
4108 }
4109
4110 /*
4111  * Fill @buf with textual description of balance filter flags @bargs, up to
4112  * @size_buf including the terminating null. The output may be trimmed if it
4113  * does not fit into the provided buffer.
4114  */
4115 static void describe_balance_args(struct btrfs_balance_args *bargs, char *buf,
4116                                  u32 size_buf)
4117 {
4118         int ret;
4119         u32 size_bp = size_buf;
4120         char *bp = buf;
4121         u64 flags = bargs->flags;
4122         char tmp_buf[128] = {'\0'};
4123
4124         if (!flags)
4125                 return;
4126
4127 #define CHECK_APPEND_NOARG(a)                                           \
4128         do {                                                            \
4129                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a));                       \
4130                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4131                         goto out_overflow;                              \
4132                 size_bp -= ret;                                         \
4133                 bp += ret;                                              \
4134         } while (0)
4135
4136 #define CHECK_APPEND_1ARG(a, v1)                                        \
4137         do {                                                            \
4138                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1));                 \
4139                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4140                         goto out_overflow;                              \
4141                 size_bp -= ret;                                         \
4142                 bp += ret;                                              \
4143         } while (0)
4144
4145 #define CHECK_APPEND_2ARG(a, v1, v2)                                    \
4146         do {                                                            \
4147                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1), (v2));           \
4148                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4149                         goto out_overflow;                              \
4150                 size_bp -= ret;                                         \
4151                 bp += ret;                                              \
4152         } while (0)
4153
4154         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
4155                 CHECK_APPEND_1ARG("convert=%s,",
4156                                   btrfs_bg_type_to_raid_name(bargs->target));
4157
4158         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT)
4159                 CHECK_APPEND_NOARG("soft,");
4160
4161         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_PROFILES) {
4162                 btrfs_describe_block_groups(bargs->profiles, tmp_buf,
4163                                             sizeof(tmp_buf));
4164                 CHECK_APPEND_1ARG("profiles=%s,", tmp_buf);
4165         }
4166
4167         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE)
4168                 CHECK_APPEND_1ARG("usage=%llu,", bargs->usage);
4169
4170         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE)
4171                 CHECK_APPEND_2ARG("usage=%u..%u,",
4172                                   bargs->usage_min, bargs->usage_max);
4173
4174         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID)
4175                 CHECK_APPEND_1ARG("devid=%llu,", bargs->devid);
4176
4177         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DRANGE)
4178                 CHECK_APPEND_2ARG("drange=%llu..%llu,",
4179                                   bargs->pstart, bargs->pend);
4180
4181         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_VRANGE)
4182                 CHECK_APPEND_2ARG("vrange=%llu..%llu,",
4183                                   bargs->vstart, bargs->vend);
4184
4185         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT)
4186                 CHECK_APPEND_1ARG("limit=%llu,", bargs->limit);
4187
4188         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT_RANGE)
4189                 CHECK_APPEND_2ARG("limit=%u..%u,",
4190                                 bargs->limit_min, bargs->limit_max);
4191
4192         if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_STRIPES_RANGE)
4193                 CHECK_APPEND_2ARG("stripes=%u..%u,",
4194                                   bargs->stripes_min, bargs->stripes_max);
4195
4196 #undef CHECK_APPEND_2ARG
4197 #undef CHECK_APPEND_1ARG
4198 #undef CHECK_APPEND_NOARG
4199
4200 out_overflow:
4201
4202         if (size_bp < size_buf)
4203                 buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last , */
4204         else
4205                 buf[0] = '\0';
4206 }
4207
4208 static void describe_balance_start_or_resume(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4209 {
4210         u32 size_buf = 1024;
4211         char tmp_buf[192] = {'\0'};
4212         char *buf;
4213         char *bp;
4214         u32 size_bp = size_buf;
4215         int ret;
4216         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
4217
4218         buf = kzalloc(size_buf, GFP_KERNEL);
4219         if (!buf)
4220                 return;
4221
4222         bp = buf;
4223
4224 #define CHECK_APPEND_1ARG(a, v1)                                        \
4225         do {                                                            \
4226                 ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1));                 \
4227                 if (ret < 0 || ret >= size_bp)                          \
4228                         goto out_overflow;                              \
4229                 size_bp -= ret;                                         \
4230                 bp += ret;                                              \
4231         } while (0)
4232
4233         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_FORCE)
4234                 CHECK_APPEND_1ARG("%s", "-f ");
4235
4236         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_DATA) {
4237                 describe_balance_args(&bctl->data, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
4238                 CHECK_APPEND_1ARG("-d%s ", tmp_buf);
4239         }
4240
4241         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_METADATA) {
4242                 describe_balance_args(&bctl->meta, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
4243                 CHECK_APPEND_1ARG("-m%s ", tmp_buf);
4244         }
4245
4246         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_SYSTEM) {
4247                 describe_balance_args(&bctl->sys, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
4248                 CHECK_APPEND_1ARG("-s%s ", tmp_buf);
4249         }
4250
4251 #undef CHECK_APPEND_1ARG
4252
4253 out_overflow:
4254
4255         if (size_bp < size_buf)
4256                 buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last " " */
4257         btrfs_info(fs_info, "balance: %s %s",
4258                    (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME) ?
4259                    "resume" : "start", buf);
4260
4261         kfree(buf);
4262 }
4263
4264 /*
4265  * Should be called with balance mutexe held
4266  */
4267 int btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info,
4268                   struct btrfs_balance_control *bctl,
4269                   struct btrfs_ioctl_balance_args *bargs)
4270 {
4271         u64 meta_target, data_target;
4272         u64 allowed;
4273         int mixed = 0;
4274         int ret;
4275         u64 num_devices;
4276         unsigned seq;
4277         bool reducing_redundancy;
4278         int i;
4279
4280         if (btrfs_fs_closing(fs_info) ||
4281             atomic_read(&fs_info->balance_pause_req) ||
4282             btrfs_should_cancel_balance(fs_info)) {
4283                 ret = -EINVAL;
4284                 goto out;
4285         }
4286
4287         allowed = btrfs_super_incompat_flags(fs_info->super_copy);
4288         if (allowed & BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_MIXED_GROUPS)
4289                 mixed = 1;
4290
4291         /*
4292          * In case of mixed groups both data and meta should be picked,
4293          * and identical options should be given for both of them.
4294          */
4295         allowed = BTRFS_BALANCE_DATA | BTRFS_BALANCE_METADATA;
4296         if (mixed && (bctl->flags & allowed)) {
4297                 if (!(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_DATA) ||
4298                     !(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_METADATA) ||
4299                     memcmp(&bctl->data, &bctl->meta, sizeof(bctl->data))) {
4300                         btrfs_err(fs_info,
4301           "balance: mixed groups data and metadata options must be the same");
4302                         ret = -EINVAL;
4303                         goto out;
4304                 }
4305         }
4306
4307         /*
4308          * rw_devices will not change at the moment, device add/delete/replace
4309          * are exclusive
4310          */
4311         num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4312
4313         /*
4314          * SINGLE profile on-disk has no profile bit, but in-memory we have a
4315          * special bit for it, to make it easier to distinguish.  Thus we need
4316          * to set it manually, or balance would refuse the profile.
4317          */
4318         allowed = BTRFS_AVAIL_ALLOC_BIT_SINGLE;
4319         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(btrfs_raid_array); i++)
4320                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[i].devs_min)
4321                         allowed |= btrfs_raid_array[i].bg_flag;
4322
4323         if (!validate_convert_profile(fs_info, &bctl->data, allowed, "data") ||
4324             !validate_convert_profile(fs_info, &bctl->meta, allowed, "metadata") ||
4325             !validate_convert_profile(fs_info, &bctl->sys,  allowed, "system")) {
4326                 ret = -EINVAL;
4327                 goto out;
4328         }
4329
4330         /*
4331          * Allow to reduce metadata or system integrity only if force set for
4332          * profiles with redundancy (copies, parity)
4333          */
4334         allowed = 0;
4335         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(btrfs_raid_array); i++) {
4336                 if (btrfs_raid_array[i].ncopies >= 2 ||
4337                     btrfs_raid_array[i].tolerated_failures >= 1)
4338                         allowed |= btrfs_raid_array[i].bg_flag;
4339         }
4340         do {
4341                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
4342
4343                 if (((bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) &&
4344                      (fs_info->avail_system_alloc_bits & allowed) &&
4345                      !(bctl->sys.target & allowed)) ||
4346                     ((bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) &&
4347                      (fs_info->avail_metadata_alloc_bits & allowed) &&
4348                      !(bctl->meta.target & allowed)))
4349                         reducing_redundancy = true;
4350                 else
4351                         reducing_redundancy = false;
4352
4353                 /* if we're not converting, the target field is uninitialized */
4354                 meta_target = (bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) ?
4355                         bctl->meta.target : fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
4356                 data_target = (bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) ?
4357                         bctl->data.target : fs_info->avail_data_alloc_bits;
4358         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
4359
4360         if (reducing_redundancy) {
4361                 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_FORCE) {
4362                         btrfs_info(fs_info,
4363                            "balance: force reducing metadata redundancy");
4364                 } else {
4365                         btrfs_err(fs_info,
4366         "balance: reduces metadata redundancy, use --force if you want this");
4367                         ret = -EINVAL;
4368                         goto out;
4369                 }
4370         }
4371
4372         if (btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(meta_target) <
4373                 btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(data_target)) {
4374                 btrfs_warn(fs_info,
4375         "balance: metadata profile %s has lower redundancy than data profile %s",
4376                                 btrfs_bg_type_to_raid_name(meta_target),
4377                                 btrfs_bg_type_to_raid_name(data_target));
4378         }
4379
4380         ret = insert_balance_item(fs_info, bctl);
4381         if (ret && ret != -EEXIST)
4382                 goto out;
4383
4384         if (!(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME)) {
4385                 BUG_ON(ret == -EEXIST);
4386                 BUG_ON(fs_info->balance_ctl);
4387                 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4388                 fs_info->balance_ctl = bctl;
4389                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4390         } else {
4391                 BUG_ON(ret != -EEXIST);
4392                 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4393                 update_balance_args(bctl);
4394                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4395         }
4396
4397         ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4398         set_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags);
4399         describe_balance_start_or_resume(fs_info);
4400         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4401
4402         ret = __btrfs_balance(fs_info);
4403
4404         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4405         if (ret == -ECANCELED && atomic_read(&fs_info->balance_pause_req)) {
4406                 btrfs_info(fs_info, "balance: paused");
4407                 btrfs_exclop_balance(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED);
4408         }
4409         /*
4410          * Balance can be canceled by:
4411          *
4412          * - Regular cancel request
4413          *   Then ret == -ECANCELED and balance_cancel_req > 0
4414          *
4415          * - Fatal signal to "btrfs" process
4416          *   Either the signal caught by wait_reserve_ticket() and callers
4417          *   got -EINTR, or caught by btrfs_should_cancel_balance() and
4418          *   got -ECANCELED.
4419          *   Either way, in this case balance_cancel_req = 0, and
4420          *   ret == -EINTR or ret == -ECANCELED.
4421          *
4422          * So here we only check the return value to catch canceled balance.
4423          */
4424         else if (ret == -ECANCELED || ret == -EINTR)
4425                 btrfs_info(fs_info, "balance: canceled");
4426         else
4427                 btrfs_info(fs_info, "balance: ended with status: %d", ret);
4428
4429         clear_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags);
4430
4431         if (bargs) {
4432                 memset(bargs, 0, sizeof(*bargs));
4433                 btrfs_update_ioctl_balance_args(fs_info, bargs);
4434         }
4435
4436         if ((ret && ret != -ECANCELED && ret != -ENOSPC) ||
4437             balance_need_close(fs_info)) {
4438                 reset_balance_state(fs_info);
4439                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
4440         }
4441
4442         wake_up(&fs_info->balance_wait_q);
4443
4444         return ret;
4445 out:
4446         if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME)
4447                 reset_balance_state(fs_info);
4448         else
4449                 kfree(bctl);
4450         btrfs_exclop_finish(fs_info);
4451
4452         return ret;
4453 }
4454
4455 static int balance_kthread(void *data)
4456 {
4457         struct btrfs_fs_info *fs_info = data;
4458         int ret = 0;
4459
4460         sb_start_write(fs_info->sb);
4461         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4462         if (fs_info->balance_ctl)
4463                 ret = btrfs_balance(fs_info, fs_info->balance_ctl, NULL);
4464         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4465         sb_end_write(fs_info->sb);
4466
4467         return ret;
4468 }
4469
4470 int btrfs_resume_balance_async(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4471 {
4472         struct task_struct *tsk;
4473
4474         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4475         if (!fs_info->balance_ctl) {
4476                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4477                 return 0;
4478         }
4479         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4480
4481         if (btrfs_test_opt(fs_info, SKIP_BALANCE)) {
4482                 btrfs_info(fs_info, "balance: resume skipped");
4483                 return 0;
4484         }
4485
4486         spin_lock(&fs_info->super_lock);
4487         ASSERT(fs_info->exclusive_operation == BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED);
4488         fs_info->exclusive_operation = BTRFS_EXCLOP_BALANCE;
4489         spin_unlock(&fs_info->super_lock);
4490         /*
4491          * A ro->rw remount sequence should continue with the paused balance
4492          * regardless of who pauses it, system or the user as of now, so set
4493          * the resume flag.
4494          */
4495         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4496         fs_info->balance_ctl->flags |= BTRFS_BALANCE_RESUME;
4497         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4498
4499         tsk = kthread_run(balance_kthread, fs_info, "btrfs-balance");
4500         return PTR_ERR_OR_ZERO(tsk);
4501 }
4502
4503 int btrfs_recover_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4504 {
4505         struct btrfs_balance_control *bctl;
4506         struct btrfs_balance_item *item;
4507         struct btrfs_disk_balance_args disk_bargs;
4508         struct btrfs_path *path;
4509         struct extent_buffer *leaf;
4510         struct btrfs_key key;
4511         int ret;
4512
4513         path = btrfs_alloc_path();
4514         if (!path)
4515                 return -ENOMEM;
4516
4517         key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
4518         key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
4519         key.offset = 0;
4520
4521         ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->tree_root, &key, path, 0, 0);
4522         if (ret < 0)
4523                 goto out;
4524         if (ret > 0) { /* ret = -ENOENT; */
4525                 ret = 0;
4526                 goto out;
4527         }
4528
4529         bctl = kzalloc(sizeof(*bctl), GFP_NOFS);
4530         if (!bctl) {
4531                 ret = -ENOMEM;
4532                 goto out;
4533         }
4534
4535         leaf = path->nodes[0];
4536         item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_balance_item);
4537
4538         bctl->flags = btrfs_balance_flags(leaf, item);
4539         bctl->flags |= BTRFS_BALANCE_RESUME;
4540
4541         btrfs_balance_data(leaf, item, &disk_bargs);
4542         btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->data, &disk_bargs);
4543         btrfs_balance_meta(leaf, item, &disk_bargs);
4544         btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->meta, &disk_bargs);
4545         btrfs_balance_sys(leaf, item, &disk_bargs);
4546         btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->sys, &disk_bargs);
4547
4548         /*
4549          * This should never happen, as the paused balance state is recovered
4550          * during mount without any chance of other exclusive ops to collide.
4551          *
4552          * This gives the exclusive op status to balance and keeps in paused
4553          * state until user intervention (cancel or umount). If the ownership
4554          * cannot be assigned, show a message but do not fail. The balance
4555          * is in a paused state and must have fs_info::balance_ctl properly
4556          * set up.
4557          */
4558         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED))
4559                 btrfs_warn(fs_info,
4560         "balance: cannot set exclusive op status, resume manually");
4561
4562         btrfs_release_path(path);
4563
4564         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4565         BUG_ON(fs_info->balance_ctl);
4566         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
4567         fs_info->balance_ctl = bctl;
4568         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
4569         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4570 out:
4571         btrfs_free_path(path);
4572         return ret;
4573 }
4574
4575 int btrfs_pause_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4576 {
4577         int ret = 0;
4578
4579         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4580         if (!fs_info->balance_ctl) {
4581                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4582                 return -ENOTCONN;
4583         }
4584
4585         if (test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags)) {
4586                 atomic_inc(&fs_info->balance_pause_req);
4587                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4588
4589                 wait_event(fs_info->balance_wait_q,
4590                            !test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4591
4592                 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4593                 /* we are good with balance_ctl ripped off from under us */
4594                 BUG_ON(test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4595                 atomic_dec(&fs_info->balance_pause_req);
4596         } else {
4597                 ret = -ENOTCONN;
4598         }
4599
4600         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4601         return ret;
4602 }
4603
4604 int btrfs_cancel_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4605 {
4606         mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4607         if (!fs_info->balance_ctl) {
4608                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4609                 return -ENOTCONN;
4610         }
4611
4612         /*
4613          * A paused balance with the item stored on disk can be resumed at
4614          * mount time if the mount is read-write. Otherwise it's still paused
4615          * and we must not allow cancelling as it deletes the item.
4616          */
4617         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
4618                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4619                 return -EROFS;
4620         }
4621
4622         atomic_inc(&fs_info->balance_cancel_req);
4623         /*
4624          * if we are running just wait and return, balance item is
4625          * deleted in btrfs_balance in this case
4626          */
4627         if (test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags)) {
4628                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4629                 wait_event(fs_info->balance_wait_q,
4630                            !test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4631                 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4632         } else {
4633                 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4634                 /*
4635                  * Lock released to allow other waiters to continue, we'll
4636                  * reexamine the status again.
4637                  */
4638                 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
4639
4640                 if (fs_info->balance_ctl) {
4641                         reset_balance_state(fs_info);
4642                         btrfs_exclop_finish(fs_info);
4643                         btrfs_info(fs_info, "balance: canceled");
4644                 }
4645         }
4646
4647         BUG_ON(fs_info->balance_ctl ||
4648                 test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
4649         atomic_dec(&fs_info->balance_cancel_req);
4650         mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
4651         return 0;
4652 }
4653
4654 int btrfs_uuid_scan_kthread(void *data)
4655 {
4656         struct btrfs_fs_info *fs_info = data;
4657         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
4658         struct btrfs_key key;
4659         struct btrfs_path *path = NULL;
4660         int ret = 0;
4661         struct extent_buffer *eb;
4662         int slot;
4663         struct btrfs_root_item root_item;
4664         u32 item_size;
4665         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
4666         bool closing = false;
4667
4668         path = btrfs_alloc_path();
4669         if (!path) {
4670                 ret = -ENOMEM;
4671                 goto out;
4672         }
4673
4674         key.objectid = 0;
4675         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4676         key.offset = 0;
4677
4678         while (1) {
4679                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
4680                         closing = true;
4681                         break;
4682                 }
4683                 ret = btrfs_search_forward(root, &key, path,
4684                                 BTRFS_OLDEST_GENERATION);
4685                 if (ret) {
4686                         if (ret > 0)
4687                                 ret = 0;
4688                         break;
4689                 }
4690
4691                 if (key.type != BTRFS_ROOT_ITEM_KEY ||
4692                     (key.objectid < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID &&
4693                      key.objectid != BTRFS_FS_TREE_OBJECTID) ||
4694                     key.objectid > BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID)
4695                         goto skip;
4696
4697                 eb = path->nodes[0];
4698                 slot = path->slots[0];
4699                 item_size = btrfs_item_size(eb, slot);
4700                 if (item_size < sizeof(root_item))
4701                         goto skip;
4702
4703                 read_extent_buffer(eb, &root_item,
4704                                    btrfs_item_ptr_offset(eb, slot),
4705                                    (int)sizeof(root_item));
4706                 if (btrfs_root_refs(&root_item) == 0)
4707                         goto skip;
4708
4709                 if (!btrfs_is_empty_uuid(root_item.uuid) ||
4710                     !btrfs_is_empty_uuid(root_item.received_uuid)) {
4711                         if (trans)
4712                                 goto update_tree;
4713
4714                         btrfs_release_path(path);
4715                         /*
4716                          * 1 - subvol uuid item
4717                          * 1 - received_subvol uuid item
4718                          */
4719                         trans = btrfs_start_transaction(fs_info->uuid_root, 2);
4720                         if (IS_ERR(trans)) {
4721                                 ret = PTR_ERR(trans);
4722                                 break;
4723                         }
4724                         continue;
4725                 } else {
4726                         goto skip;
4727                 }
4728 update_tree:
4729                 btrfs_release_path(path);
4730                 if (!btrfs_is_empty_uuid(root_item.uuid)) {
4731                         ret = btrfs_uuid_tree_add(trans, root_item.uuid,
4732                                                   BTRFS_UUID_KEY_SUBVOL,
4733                                                   key.objectid);
4734                         if (ret < 0) {
4735                                 btrfs_warn(fs_info, "uuid_tree_add failed %d",
4736                                         ret);
4737                                 break;
4738                         }
4739                 }
4740
4741                 if (!btrfs_is_empty_uuid(root_item.received_uuid)) {
4742                         ret = btrfs_uuid_tree_add(trans,
4743                                                   root_item.received_uuid,
4744                                                  BTRFS_UUID_KEY_RECEIVED_SUBVOL,
4745                                                   key.objectid);
4746                         if (ret < 0) {
4747                                 btrfs_warn(fs_info, "uuid_tree_add failed %d",
4748                                         ret);
4749                                 break;
4750                         }
4751                 }
4752
4753 skip:
4754                 btrfs_release_path(path);
4755                 if (trans) {
4756                         ret = btrfs_end_transaction(trans);
4757                         trans = NULL;
4758                         if (ret)
4759                                 break;
4760                 }
4761
4762                 if (key.offset < (u64)-1) {
4763                         key.offset++;
4764                 } else if (key.type < BTRFS_ROOT_ITEM_KEY) {
4765                         key.offset = 0;
4766                         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4767                 } else if (key.objectid < (u64)-1) {
4768                         key.offset = 0;
4769                         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4770                         key.objectid++;
4771                 } else {
4772                         break;
4773                 }
4774                 cond_resched();
4775         }
4776
4777 out:
4778         btrfs_free_path(path);
4779         if (trans && !IS_ERR(trans))
4780                 btrfs_end_transaction(trans);
4781         if (ret)
4782                 btrfs_warn(fs_info, "btrfs_uuid_scan_kthread failed %d", ret);
4783         else if (!closing)
4784                 set_bit(BTRFS_FS_UPDATE_UUID_TREE_GEN, &fs_info->flags);
4785         up(&fs_info->uuid_tree_rescan_sem);
4786         return 0;
4787 }
4788
4789 int btrfs_create_uuid_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4790 {
4791         struct btrfs_trans_handle *trans;
4792         struct btrfs_root *tree_root = fs_info->tree_root;
4793         struct btrfs_root *uuid_root;
4794         struct task_struct *task;
4795         int ret;
4796
4797         /*
4798          * 1 - root node
4799          * 1 - root item
4800          */
4801         trans = btrfs_start_transaction(tree_root, 2);
4802         if (IS_ERR(trans))
4803                 return PTR_ERR(trans);
4804
4805         uuid_root = btrfs_create_tree(trans, BTRFS_UUID_TREE_OBJECTID);
4806         if (IS_ERR(uuid_root)) {
4807                 ret = PTR_ERR(uuid_root);
4808                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
4809                 btrfs_end_transaction(trans);
4810                 return ret;
4811         }
4812
4813         fs_info->uuid_root = uuid_root;
4814
4815         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
4816         if (ret)
4817                 return ret;
4818
4819         down(&fs_info->uuid_tree_rescan_sem);
4820         task = kthread_run(btrfs_uuid_scan_kthread, fs_info, "btrfs-uuid");
4821         if (IS_ERR(task)) {
4822                 /* fs_info->update_uuid_tree_gen remains 0 in all error case */
4823                 btrfs_warn(fs_info, "failed to start uuid_scan task");
4824                 up(&fs_info->uuid_tree_rescan_sem);
4825                 return PTR_ERR(task);
4826         }
4827
4828         return 0;
4829 }
4830
4831 /*
4832  * shrinking a device means finding all of the device extents past
4833  * the new size, and then following the back refs to the chunks.
4834  * The chunk relocation code actually frees the device extent
4835  */
4836 int btrfs_shrink_device(struct btrfs_device *device, u64 new_size)
4837 {
4838         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
4839         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
4840         struct btrfs_trans_handle *trans;
4841         struct btrfs_dev_extent *dev_extent = NULL;
4842         struct btrfs_path *path;
4843         u64 length;
4844         u64 chunk_offset;
4845         int ret;
4846         int slot;
4847         int failed = 0;
4848         bool retried = false;
4849         struct extent_buffer *l;
4850         struct btrfs_key key;
4851         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
4852         u64 old_total = btrfs_super_total_bytes(super_copy);
4853         u64 old_size = btrfs_device_get_total_bytes(device);
4854         u64 diff;
4855         u64 start;
4856
4857         new_size = round_down(new_size, fs_info->sectorsize);
4858         start = new_size;
4859         diff = round_down(old_size - new_size, fs_info->sectorsize);
4860
4861         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
4862                 return -EINVAL;
4863
4864         path = btrfs_alloc_path();
4865         if (!path)
4866                 return -ENOMEM;
4867
4868         path->reada = READA_BACK;
4869
4870         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
4871         if (IS_ERR(trans)) {
4872                 btrfs_free_path(path);
4873                 return PTR_ERR(trans);
4874         }
4875
4876         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4877
4878         btrfs_device_set_total_bytes(device, new_size);
4879         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
4880                 device->fs_devices->total_rw_bytes -= diff;
4881                 atomic64_sub(diff, &fs_info->free_chunk_space);
4882         }
4883
4884         /*
4885          * Once the device's size has been set to the new size, ensure all
4886          * in-memory chunks are synced to disk so that the loop below sees them
4887          * and relocates them accordingly.
4888          */
4889         if (contains_pending_extent(device, &start, diff)) {
4890                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4891                 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
4892                 if (ret)
4893                         goto done;
4894         } else {
4895                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4896                 btrfs_end_transaction(trans);
4897         }
4898
4899 again:
4900         key.objectid = device->devid;
4901         key.offset = (u64)-1;
4902         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
4903
4904         do {
4905                 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4906                 ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
4907                 if (ret < 0) {
4908                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4909                         goto done;
4910                 }
4911
4912                 ret = btrfs_previous_item(root, path, 0, key.type);
4913                 if (ret) {
4914                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4915                         if (ret < 0)
4916                                 goto done;
4917                         ret = 0;
4918                         btrfs_release_path(path);
4919                         break;
4920                 }
4921
4922                 l = path->nodes[0];
4923                 slot = path->slots[0];
4924                 btrfs_item_key_to_cpu(l, &key, path->slots[0]);
4925
4926                 if (key.objectid != device->devid) {
4927                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4928                         btrfs_release_path(path);
4929                         break;
4930                 }
4931
4932                 dev_extent = btrfs_item_ptr(l, slot, struct btrfs_dev_extent);
4933                 length = btrfs_dev_extent_length(l, dev_extent);
4934
4935                 if (key.offset + length <= new_size) {
4936                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4937                         btrfs_release_path(path);
4938                         break;
4939                 }
4940
4941                 chunk_offset = btrfs_dev_extent_chunk_offset(l, dev_extent);
4942                 btrfs_release_path(path);
4943
4944                 /*
4945                  * We may be relocating the only data chunk we have,
4946                  * which could potentially end up with losing data's
4947                  * raid profile, so lets allocate an empty one in
4948                  * advance.
4949                  */
4950                 ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info, chunk_offset);
4951                 if (ret < 0) {
4952                         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4953                         goto done;
4954                 }
4955
4956                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, chunk_offset);
4957                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
4958                 if (ret == -ENOSPC) {
4959                         failed++;
4960                 } else if (ret) {
4961                         if (ret == -ETXTBSY) {
4962                                 btrfs_warn(fs_info,
4963                    "could not shrink block group %llu due to active swapfile",
4964                                            chunk_offset);
4965                         }
4966                         goto done;
4967                 }
4968         } while (key.offset-- > 0);
4969
4970         if (failed && !retried) {
4971                 failed = 0;
4972                 retried = true;
4973                 goto again;
4974         } else if (failed && retried) {
4975                 ret = -ENOSPC;
4976                 goto done;
4977         }
4978
4979         /* Shrinking succeeded, else we would be at "done". */
4980         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
4981         if (IS_ERR(trans)) {
4982                 ret = PTR_ERR(trans);
4983                 goto done;
4984         }
4985
4986         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4987         /* Clear all state bits beyond the shrunk device size */
4988         clear_extent_bits(&device->alloc_state, new_size, (u64)-1,
4989                           CHUNK_STATE_MASK);
4990
4991         btrfs_device_set_disk_total_bytes(device, new_size);
4992         if (list_empty(&device->post_commit_list))
4993                 list_add_tail(&device->post_commit_list,
4994                               &trans->transaction->dev_update_list);
4995
4996         WARN_ON(diff > old_total);
4997         btrfs_set_super_total_bytes(super_copy,
4998                         round_down(old_total - diff, fs_info->sectorsize));
4999         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
5000
5001         btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
5002         /* Now btrfs_update_device() will change the on-disk size. */
5003         ret = btrfs_update_device(trans, device);
5004         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
5005         if (ret < 0) {
5006                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
5007                 btrfs_end_transaction(trans);
5008         } else {
5009                 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
5010         }
5011 done:
5012         btrfs_free_path(path);
5013         if (ret) {
5014                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
5015                 btrfs_device_set_total_bytes(device, old_size);
5016                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state))
5017                         device->fs_devices->total_rw_bytes += diff;
5018                 atomic64_add(diff, &fs_info->free_chunk_space);
5019                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
5020         }
5021         return ret;
5022 }
5023
5024 static int btrfs_add_system_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5025                            struct btrfs_key *key,
5026                            struct btrfs_chunk *chunk, int item_size)
5027 {
5028         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
5029         struct btrfs_disk_key disk_key;
5030         u32 array_size;
5031         u8 *ptr;
5032
5033         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
5034
5035         array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
5036         if (array_size + item_size + sizeof(disk_key)
5037                         > BTRFS_SYSTEM_CHUNK_ARRAY_SIZE)
5038                 return -EFBIG;
5039
5040         ptr = super_copy->sys_chunk_array + array_size;
5041         btrfs_cpu_key_to_disk(&disk_key, key);
5042         memcpy(ptr, &disk_key, sizeof(disk_key));
5043         ptr += sizeof(disk_key);
5044         memcpy(ptr, chunk, item_size);
5045         item_size += sizeof(disk_key);
5046         btrfs_set_super_sys_array_size(super_copy, array_size + item_size);
5047
5048         return 0;
5049 }
5050
5051 /*
5052  * sort the devices in descending order by max_avail, total_avail
5053  */
5054 static int btrfs_cmp_device_info(const void *a, const void *b)
5055 {
5056         const struct btrfs_device_info *di_a = a;
5057         const struct btrfs_device_info *di_b = b;
5058
5059         if (di_a->max_avail > di_b->max_avail)
5060                 return -1;
5061         if (di_a->max_avail < di_b->max_avail)
5062                 return 1;
5063         if (di_a->total_avail > di_b->total_avail)
5064                 return -1;
5065         if (di_a->total_avail < di_b->total_avail)
5066                 return 1;
5067         return 0;
5068 }
5069
5070 static void check_raid56_incompat_flag(struct btrfs_fs_info *info, u64 type)
5071 {
5072         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK))
5073                 return;
5074
5075         btrfs_set_fs_incompat(info, RAID56);
5076 }
5077
5078 static void check_raid1c34_incompat_flag(struct btrfs_fs_info *info, u64 type)
5079 {
5080         if (!(type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3 | BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)))
5081                 return;
5082
5083         btrfs_set_fs_incompat(info, RAID1C34);
5084 }
5085
5086 /*
5087  * Structure used internally for btrfs_create_chunk() function.
5088  * Wraps needed parameters.
5089  */
5090 struct alloc_chunk_ctl {
5091         u64 start;
5092         u64 type;
5093         /* Total number of stripes to allocate */
5094         int num_stripes;
5095         /* sub_stripes info for map */
5096         int sub_stripes;
5097         /* Stripes per device */
5098         int dev_stripes;
5099         /* Maximum number of devices to use */
5100         int devs_max;
5101         /* Minimum number of devices to use */
5102         int devs_min;
5103         /* ndevs has to be a multiple of this */
5104         int devs_increment;
5105         /* Number of copies */
5106         int ncopies;
5107         /* Number of stripes worth of bytes to store parity information */
5108         int nparity;
5109         u64 max_stripe_size;
5110         u64 max_chunk_size;
5111         u64 dev_extent_min;
5112         u64 stripe_size;
5113         u64 chunk_size;
5114         int ndevs;
5115 };
5116
5117 static void init_alloc_chunk_ctl_policy_regular(
5118                                 struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5119                                 struct alloc_chunk_ctl *ctl)
5120 {
5121         struct btrfs_space_info *space_info;
5122
5123         space_info = btrfs_find_space_info(fs_devices->fs_info, ctl->type);
5124         ASSERT(space_info);
5125
5126         ctl->max_chunk_size = READ_ONCE(space_info->chunk_size);
5127         ctl->max_stripe_size = ctl->max_chunk_size;
5128
5129         if (ctl->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
5130                 ctl->devs_max = min_t(int, ctl->devs_max, BTRFS_MAX_DEVS_SYS_CHUNK);
5131
5132         /* We don't want a chunk larger than 10% of writable space */
5133         ctl->max_chunk_size = min(mult_perc(fs_devices->total_rw_bytes, 10),
5134                                   ctl->max_chunk_size);
5135         ctl->dev_extent_min = btrfs_stripe_nr_to_offset(ctl->dev_stripes);
5136 }
5137
5138 static void init_alloc_chunk_ctl_policy_zoned(
5139                                       struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5140                                       struct alloc_chunk_ctl *ctl)
5141 {
5142         u64 zone_size = fs_devices->fs_info->zone_size;
5143         u64 limit;
5144         int min_num_stripes = ctl->devs_min * ctl->dev_stripes;
5145         int min_data_stripes = (min_num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5146         u64 min_chunk_size = min_data_stripes * zone_size;
5147         u64 type = ctl->type;
5148
5149         ctl->max_stripe_size = zone_size;
5150         if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
5151                 ctl->max_chunk_size = round_down(BTRFS_MAX_DATA_CHUNK_SIZE,
5152                                                  zone_size);
5153         } else if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) {
5154                 ctl->max_chunk_size = ctl->max_stripe_size;
5155         } else if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
5156                 ctl->max_chunk_size = 2 * ctl->max_stripe_size;
5157                 ctl->devs_max = min_t(int, ctl->devs_max,
5158                                       BTRFS_MAX_DEVS_SYS_CHUNK);
5159         } else {
5160                 BUG();
5161         }
5162
5163         /* We don't want a chunk larger than 10% of writable space */
5164         limit = max(round_down(mult_perc(fs_devices->total_rw_bytes, 10),
5165                                zone_size),
5166                     min_chunk_size);
5167         ctl->max_chunk_size = min(limit, ctl->max_chunk_size);
5168         ctl->dev_extent_min = zone_size * ctl->dev_stripes;
5169 }
5170
5171 static void init_alloc_chunk_ctl(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5172                                  struct alloc_chunk_ctl *ctl)
5173 {
5174         int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(ctl->type);
5175
5176         ctl->sub_stripes = btrfs_raid_array[index].sub_stripes;
5177         ctl->dev_stripes = btrfs_raid_array[index].dev_stripes;
5178         ctl->devs_max = btrfs_raid_array[index].devs_max;
5179         if (!ctl->devs_max)
5180                 ctl->devs_max = BTRFS_MAX_DEVS(fs_devices->fs_info);
5181         ctl->devs_min = btrfs_raid_array[index].devs_min;
5182         ctl->devs_increment = btrfs_raid_array[index].devs_increment;
5183         ctl->ncopies = btrfs_raid_array[index].ncopies;
5184         ctl->nparity = btrfs_raid_array[index].nparity;
5185         ctl->ndevs = 0;
5186
5187         switch (fs_devices->chunk_alloc_policy) {
5188         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
5189                 init_alloc_chunk_ctl_policy_regular(fs_devices, ctl);
5190                 break;
5191         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
5192                 init_alloc_chunk_ctl_policy_zoned(fs_devices, ctl);
5193                 break;
5194         default:
5195                 BUG();
5196         }
5197 }
5198
5199 static int gather_device_info(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5200                               struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5201                               struct btrfs_device_info *devices_info)
5202 {
5203         struct btrfs_fs_info *info = fs_devices->fs_info;
5204         struct btrfs_device *device;
5205         u64 total_avail;
5206         u64 dev_extent_want = ctl->max_stripe_size * ctl->dev_stripes;
5207         int ret;
5208         int ndevs = 0;
5209         u64 max_avail;
5210         u64 dev_offset;
5211
5212         /*
5213          * in the first pass through the devices list, we gather information
5214          * about the available holes on each device.
5215          */
5216         list_for_each_entry(device, &fs_devices->alloc_list, dev_alloc_list) {
5217                 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
5218                         WARN(1, KERN_ERR
5219                                "BTRFS: read-only device in alloc_list\n");
5220                         continue;
5221                 }
5222
5223                 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA,
5224                                         &device->dev_state) ||
5225                     test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
5226                         continue;
5227
5228                 if (device->total_bytes > device->bytes_used)
5229                         total_avail = device->total_bytes - device->bytes_used;
5230                 else
5231                         total_avail = 0;
5232
5233                 /* If there is no space on this device, skip it. */
5234                 if (total_avail < ctl->dev_extent_min)
5235                         continue;
5236
5237                 ret = find_free_dev_extent(device, dev_extent_want, &dev_offset,
5238                                            &max_avail);
5239                 if (ret && ret != -ENOSPC)
5240                         return ret;
5241
5242                 if (ret == 0)
5243                         max_avail = dev_extent_want;
5244
5245                 if (max_avail < ctl->dev_extent_min) {
5246                         if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG))
5247                                 btrfs_debug(info,
5248                         "%s: devid %llu has no free space, have=%llu want=%llu",
5249                                             __func__, device->devid, max_avail,
5250                                             ctl->dev_extent_min);
5251                         continue;
5252                 }
5253
5254                 if (ndevs == fs_devices->rw_devices) {
5255                         WARN(1, "%s: found more than %llu devices\n",
5256                              __func__, fs_devices->rw_devices);
5257                         break;
5258                 }
5259                 devices_info[ndevs].dev_offset = dev_offset;
5260                 devices_info[ndevs].max_avail = max_avail;
5261                 devices_info[ndevs].total_avail = total_avail;
5262                 devices_info[ndevs].dev = device;
5263                 ++ndevs;
5264         }
5265         ctl->ndevs = ndevs;
5266
5267         /*
5268          * now sort the devices by hole size / available space
5269          */
5270         sort(devices_info, ndevs, sizeof(struct btrfs_device_info),
5271              btrfs_cmp_device_info, NULL);
5272
5273         return 0;
5274 }
5275
5276 static int decide_stripe_size_regular(struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5277                                       struct btrfs_device_info *devices_info)
5278 {
5279         /* Number of stripes that count for block group size */
5280         int data_stripes;
5281
5282         /*
5283          * The primary goal is to maximize the number of stripes, so use as
5284          * many devices as possible, even if the stripes are not maximum sized.
5285          *
5286          * The DUP profile stores more than one stripe per device, the
5287          * max_avail is the total size so we have to adjust.
5288          */
5289         ctl->stripe_size = div_u64(devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail,
5290                                    ctl->dev_stripes);
5291         ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
5292
5293         /* This will have to be fixed for RAID1 and RAID10 over more drives */
5294         data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5295
5296         /*
5297          * Use the number of data stripes to figure out how big this chunk is
5298          * really going to be in terms of logical address space, and compare
5299          * that answer with the max chunk size. If it's higher, we try to
5300          * reduce stripe_size.
5301          */
5302         if (ctl->stripe_size * data_stripes > ctl->max_chunk_size) {
5303                 /*
5304                  * Reduce stripe_size, round it up to a 16MB boundary again and
5305                  * then use it, unless it ends up being even bigger than the
5306                  * previous value we had already.
5307                  */
5308                 ctl->stripe_size = min(round_up(div_u64(ctl->max_chunk_size,
5309                                                         data_stripes), SZ_16M),
5310                                        ctl->stripe_size);
5311         }
5312
5313         /* Stripe size should not go beyond 1G. */
5314         ctl->stripe_size = min_t(u64, ctl->stripe_size, SZ_1G);
5315
5316         /* Align to BTRFS_STRIPE_LEN */
5317         ctl->stripe_size = round_down(ctl->stripe_size, BTRFS_STRIPE_LEN);
5318         ctl->chunk_size = ctl->stripe_size * data_stripes;
5319
5320         return 0;
5321 }
5322
5323 static int decide_stripe_size_zoned(struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5324                                     struct btrfs_device_info *devices_info)
5325 {
5326         u64 zone_size = devices_info[0].dev->zone_info->zone_size;
5327         /* Number of stripes that count for block group size */
5328         int data_stripes;
5329
5330         /*
5331          * It should hold because:
5332          *    dev_extent_min == dev_extent_want == zone_size * dev_stripes
5333          */
5334         ASSERT(devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail == ctl->dev_extent_min);
5335
5336         ctl->stripe_size = zone_size;
5337         ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
5338         data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5339
5340         /* stripe_size is fixed in zoned filesysmte. Reduce ndevs instead. */
5341         if (ctl->stripe_size * data_stripes > ctl->max_chunk_size) {
5342                 ctl->ndevs = div_u64(div_u64(ctl->max_chunk_size * ctl->ncopies,
5343                                              ctl->stripe_size) + ctl->nparity,
5344                                      ctl->dev_stripes);
5345                 ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
5346                 data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
5347                 ASSERT(ctl->stripe_size * data_stripes <= ctl->max_chunk_size);
5348         }
5349
5350         ctl->chunk_size = ctl->stripe_size * data_stripes;
5351
5352         return 0;
5353 }
5354
5355 static int decide_stripe_size(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
5356                               struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5357                               struct btrfs_device_info *devices_info)
5358 {
5359         struct btrfs_fs_info *info = fs_devices->fs_info;
5360
5361         /*
5362          * Round down to number of usable stripes, devs_increment can be any
5363          * number so we can't use round_down() that requires power of 2, while
5364          * rounddown is safe.
5365          */
5366         ctl->ndevs = rounddown(ctl->ndevs, ctl->devs_increment);
5367
5368         if (ctl->ndevs < ctl->devs_min) {
5369                 if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG)) {
5370                         btrfs_debug(info,
5371         "%s: not enough devices with free space: have=%d minimum required=%d",
5372                                     __func__, ctl->ndevs, ctl->devs_min);
5373                 }
5374                 return -ENOSPC;
5375         }
5376
5377         ctl->ndevs = min(ctl->ndevs, ctl->devs_max);
5378
5379         switch (fs_devices->chunk_alloc_policy) {
5380         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
5381                 return decide_stripe_size_regular(ctl, devices_info);
5382         case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
5383                 return decide_stripe_size_zoned(ctl, devices_info);
5384         default:
5385                 BUG();
5386         }
5387 }
5388
5389 static struct btrfs_block_group *create_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
5390                         struct alloc_chunk_ctl *ctl,
5391                         struct btrfs_device_info *devices_info)
5392 {
5393         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
5394         struct map_lookup *map = NULL;
5395         struct extent_map_tree *em_tree;
5396         struct btrfs_block_group *block_group;
5397         struct extent_map *em;
5398         u64 start = ctl->start;
5399         u64 type = ctl->type;
5400         int ret;
5401         int i;
5402         int j;
5403
5404         map = kmalloc(map_lookup_size(ctl->num_stripes), GFP_NOFS);
5405         if (!map)
5406                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5407         map->num_stripes = ctl->num_stripes;
5408
5409         for (i = 0; i < ctl->ndevs; ++i) {
5410                 for (j = 0; j < ctl->dev_stripes; ++j) {
5411                         int s = i * ctl->dev_stripes + j;
5412                         map->stripes[s].dev = devices_info[i].dev;
5413                         map->stripes[s].physical = devices_info[i].dev_offset +
5414                                                    j * ctl->stripe_size;
5415                 }
5416         }
5417         map->io_align = BTRFS_STRIPE_LEN;
5418         map->io_width = BTRFS_STRIPE_LEN;
5419         map->type = type;
5420         map->sub_stripes = ctl->sub_stripes;
5421
5422         trace_btrfs_chunk_alloc(info, map, start, ctl->chunk_size);
5423
5424         em = alloc_extent_map();
5425         if (!em) {
5426                 kfree(map);
5427                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5428         }
5429         set_bit(EXTENT_FLAG_FS_MAPPING, &em->flags);
5430         em->map_lookup = map;
5431         em->start = start;
5432         em->len = ctl->chunk_size;
5433         em->block_start = 0;
5434         em->block_len = em->len;
5435         em->orig_block_len = ctl->stripe_size;
5436
5437         em_tree = &info->mapping_tree;
5438         write_lock(&em_tree->lock);
5439         ret = add_extent_mapping(em_tree, em, 0);
5440         if (ret) {
5441                 write_unlock(&em_tree->lock);
5442                 free_extent_map(em);
5443                 return ERR_PTR(ret);
5444         }
5445         write_unlock(&em_tree->lock);
5446
5447         block_group = btrfs_make_block_group(trans, type, start, ctl->chunk_size);
5448         if (IS_ERR(block_group))
5449                 goto error_del_extent;
5450
5451         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5452                 struct btrfs_device *dev = map->stripes[i].dev;
5453
5454                 btrfs_device_set_bytes_used(dev,
5455                                             dev->bytes_used + ctl->stripe_size);
5456                 if (list_empty(&dev->post_commit_list))
5457                         list_add_tail(&dev->post_commit_list,
5458                                       &trans->transaction->dev_update_list);
5459         }
5460
5461         atomic64_sub(ctl->stripe_size * map->num_stripes,
5462                      &info->free_chunk_space);
5463
5464         free_extent_map(em);
5465         check_raid56_incompat_flag(info, type);
5466         check_raid1c34_incompat_flag(info, type);
5467
5468         return block_group;
5469
5470 error_del_extent:
5471         write_lock(&em_tree->lock);
5472         remove_extent_mapping(em_tree, em);
5473         write_unlock(&em_tree->lock);
5474
5475         /* One for our allocation */
5476         free_extent_map(em);
5477         /* One for the tree reference */
5478         free_extent_map(em);
5479
5480         return block_group;
5481 }
5482
5483 struct btrfs_block_group *btrfs_create_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
5484                                             u64 type)
5485 {
5486         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
5487         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = info->fs_devices;
5488         struct btrfs_device_info *devices_info = NULL;
5489         struct alloc_chunk_ctl ctl;
5490         struct btrfs_block_group *block_group;
5491         int ret;
5492
5493         lockdep_assert_held(&info->chunk_mutex);
5494
5495         if (!alloc_profile_is_valid(type, 0)) {
5496                 ASSERT(0);
5497                 return ERR_PTR(-EINVAL);
5498         }
5499
5500         if (list_empty(&fs_devices->alloc_list)) {
5501                 if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG))
5502                         btrfs_debug(info, "%s: no writable device", __func__);
5503                 return ERR_PTR(-ENOSPC);
5504         }
5505
5506         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
5507                 btrfs_err(info, "invalid chunk type 0x%llx requested", type);
5508                 ASSERT(0);
5509                 return ERR_PTR(-EINVAL);
5510         }
5511
5512         ctl.start = find_next_chunk(info);
5513         ctl.type = type;
5514         init_alloc_chunk_ctl(fs_devices, &ctl);
5515
5516         devices_info = kcalloc(fs_devices->rw_devices, sizeof(*devices_info),
5517                                GFP_NOFS);
5518         if (!devices_info)
5519                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5520
5521         ret = gather_device_info(fs_devices, &ctl, devices_info);
5522         if (ret < 0) {
5523                 block_group = ERR_PTR(ret);
5524                 goto out;
5525         }
5526
5527         ret = decide_stripe_size(fs_devices, &ctl, devices_info);
5528         if (ret < 0) {
5529                 block_group = ERR_PTR(ret);
5530                 goto out;
5531         }
5532
5533         block_group = create_chunk(trans, &ctl, devices_info);
5534
5535 out:
5536         kfree(devices_info);
5537         return block_group;
5538 }
5539
5540 /*
5541  * This function, btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(), typically belongs to the
5542  * phase 1 of chunk allocation. It belongs to phase 2 only when allocating system
5543  * chunks.
5544  *
5545  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
5546  * phases.
5547  */
5548 int btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
5549                                      struct btrfs_block_group *bg)
5550 {
5551         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
5552         struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
5553         struct btrfs_key key;
5554         struct btrfs_chunk *chunk;
5555         struct btrfs_stripe *stripe;
5556         struct extent_map *em;
5557         struct map_lookup *map;
5558         size_t item_size;
5559         int i;
5560         int ret;
5561
5562         /*
5563          * We take the chunk_mutex for 2 reasons:
5564          *
5565          * 1) Updates and insertions in the chunk btree must be done while holding
5566          *    the chunk_mutex, as well as updating the system chunk array in the
5567          *    superblock. See the comment on top of btrfs_chunk_alloc() for the
5568          *    details;
5569          *
5570          * 2) To prevent races with the final phase of a device replace operation
5571          *    that replaces the device object associated with the map's stripes,
5572          *    because the device object's id can change at any time during that
5573          *    final phase of the device replace operation
5574          *    (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
5575          *    replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
5576          *    which would cause a failure when updating the device item, which does
5577          *    not exists, or persisting a stripe of the chunk item with such ID.
5578          *    Here we can't use the device_list_mutex because our caller already
5579          *    has locked the chunk_mutex, and the final phase of device replace
5580          *    acquires both mutexes - first the device_list_mutex and then the
5581          *    chunk_mutex. Using any of those two mutexes protects us from a
5582          *    concurrent device replace.
5583          */
5584         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
5585
5586         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, bg->start, bg->length);
5587         if (IS_ERR(em)) {
5588                 ret = PTR_ERR(em);
5589                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
5590                 return ret;
5591         }
5592
5593         map = em->map_lookup;
5594         item_size = btrfs_chunk_item_size(map->num_stripes);
5595
5596         chunk = kzalloc(item_size, GFP_NOFS);
5597         if (!chunk) {
5598                 ret = -ENOMEM;
5599                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
5600                 goto out;
5601         }
5602
5603         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5604                 struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
5605
5606                 ret = btrfs_update_device(trans, device);
5607                 if (ret)
5608                         goto out;
5609         }
5610
5611         stripe = &chunk->stripe;
5612         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5613                 struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
5614                 const u64 dev_offset = map->stripes[i].physical;
5615
5616                 btrfs_set_stack_stripe_devid(stripe, device->devid);
5617                 btrfs_set_stack_stripe_offset(stripe, dev_offset);
5618                 memcpy(stripe->dev_uuid, device->uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
5619                 stripe++;
5620         }
5621
5622         btrfs_set_stack_chunk_length(chunk, bg->length);
5623         btrfs_set_stack_chunk_owner(chunk, BTRFS_EXTENT_TREE_OBJECTID);
5624         btrfs_set_stack_chunk_stripe_len(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
5625         btrfs_set_stack_chunk_type(chunk, map->type);
5626         btrfs_set_stack_chunk_num_stripes(chunk, map->num_stripes);
5627         btrfs_set_stack_chunk_io_align(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
5628         btrfs_set_stack_chunk_io_width(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
5629         btrfs_set_stack_chunk_sector_size(chunk, fs_info->sectorsize);
5630         btrfs_set_stack_chunk_sub_stripes(chunk, map->sub_stripes);
5631
5632         key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
5633         key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
5634         key.offset = bg->start;
5635
5636         ret = btrfs_insert_item(trans, chunk_root, &key, chunk, item_size);
5637         if (ret)
5638                 goto out;
5639
5640         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED, &bg->runtime_flags);
5641
5642         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
5643                 ret = btrfs_add_system_chunk(fs_info, &key, chunk, item_size);
5644                 if (ret)
5645                         goto out;
5646         }
5647
5648 out:
5649         kfree(chunk);
5650         free_extent_map(em);
5651         return ret;
5652 }
5653
5654 static noinline int init_first_rw_device(struct btrfs_trans_handle *trans)
5655 {
5656         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
5657         u64 alloc_profile;
5658         struct btrfs_block_group *meta_bg;
5659         struct btrfs_block_group *sys_bg;
5660
5661         /*
5662          * When adding a new device for sprouting, the seed device is read-only
5663          * so we must first allocate a metadata and a system chunk. But before
5664          * adding the block group items to the extent, device and chunk btrees,
5665          * we must first:
5666          *
5667          * 1) Create both chunks without doing any changes to the btrees, as
5668          *    otherwise we would get -ENOSPC since the block groups from the
5669          *    seed device are read-only;
5670          *
5671          * 2) Add the device item for the new sprout device - finishing the setup
5672          *    of a new block group requires updating the device item in the chunk
5673          *    btree, so it must exist when we attempt to do it. The previous step
5674          *    ensures this does not fail with -ENOSPC.
5675          *
5676          * After that we can add the block group items to their btrees:
5677          * update existing device item in the chunk btree, add a new block group
5678          * item to the extent btree, add a new chunk item to the chunk btree and
5679          * finally add the new device extent items to the devices btree.
5680          */
5681
5682         alloc_profile = btrfs_metadata_alloc_profile(fs_info);
5683         meta_bg = btrfs_create_chunk(trans, alloc_profile);
5684         if (IS_ERR(meta_bg))
5685                 return PTR_ERR(meta_bg);
5686
5687         alloc_profile = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
5688         sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, alloc_profile);
5689         if (IS_ERR(sys_bg))
5690                 return PTR_ERR(sys_bg);
5691
5692         return 0;
5693 }
5694
5695 static inline int btrfs_chunk_max_errors(struct map_lookup *map)
5696 {
5697         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(map->type);
5698
5699         return btrfs_raid_array[index].tolerated_failures;
5700 }
5701
5702 bool btrfs_chunk_writeable(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
5703 {
5704         struct extent_map *em;
5705         struct map_lookup *map;
5706         int miss_ndevs = 0;
5707         int i;
5708         bool ret = true;
5709
5710         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
5711         if (IS_ERR(em))
5712                 return false;
5713
5714         map = em->map_lookup;
5715         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
5716                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
5717                                         &map->stripes[i].dev->dev_state)) {
5718                         miss_ndevs++;
5719                         continue;
5720                 }
5721                 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE,
5722                                         &map->stripes[i].dev->dev_state)) {
5723                         ret = false;
5724                         goto end;
5725                 }
5726         }
5727
5728         /*
5729          * If the number of missing devices is larger than max errors, we can
5730          * not write the data into that chunk successfully.
5731          */
5732         if (miss_ndevs > btrfs_chunk_max_errors(map))
5733                 ret = false;
5734 end:
5735         free_extent_map(em);
5736         return ret;
5737 }
5738
5739 void btrfs_mapping_tree_free(struct extent_map_tree *tree)
5740 {
5741         struct extent_map *em;
5742
5743         while (1) {
5744                 write_lock(&tree->lock);
5745                 em = lookup_extent_mapping(tree, 0, (u64)-1);
5746                 if (em)
5747                         remove_extent_mapping(tree, em);
5748                 write_unlock(&tree->lock);
5749                 if (!em)
5750                         break;
5751                 /* once for us */
5752                 free_extent_map(em);
5753                 /* once for the tree */
5754                 free_extent_map(em);
5755         }
5756 }
5757
5758 int btrfs_num_copies(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len)
5759 {
5760         struct extent_map *em;
5761         struct map_lookup *map;
5762         enum btrfs_raid_types index;
5763         int ret = 1;
5764
5765         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
5766         if (IS_ERR(em))
5767                 /*
5768                  * We could return errors for these cases, but that could get
5769                  * ugly and we'd probably do the same thing which is just not do
5770                  * anything else and exit, so return 1 so the callers don't try
5771                  * to use other copies.
5772                  */
5773                 return 1;
5774
5775         map = em->map_lookup;
5776         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(map->type);
5777
5778         /* Non-RAID56, use their ncopies from btrfs_raid_array. */
5779         if (!(map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK))
5780                 ret = btrfs_raid_array[index].ncopies;
5781         else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
5782                 ret = 2;
5783         else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
5784                 /*
5785                  * There could be two corrupted data stripes, we need
5786                  * to loop retry in order to rebuild the correct data.
5787                  *
5788                  * Fail a stripe at a time on every retry except the
5789                  * stripe under reconstruction.
5790                  */
5791                 ret = map->num_stripes;
5792         free_extent_map(em);
5793         return ret;
5794 }
5795
5796 unsigned long btrfs_full_stripe_len(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5797                                     u64 logical)
5798 {
5799         struct extent_map *em;
5800         struct map_lookup *map;
5801         unsigned long len = fs_info->sectorsize;
5802
5803         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, RAID56))
5804                 return len;
5805
5806         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
5807
5808         if (!WARN_ON(IS_ERR(em))) {
5809                 map = em->map_lookup;
5810                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
5811                         len = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
5812                 free_extent_map(em);
5813         }
5814         return len;
5815 }
5816
5817 int btrfs_is_parity_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len)
5818 {
5819         struct extent_map *em;
5820         struct map_lookup *map;
5821         int ret = 0;
5822
5823         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, RAID56))
5824                 return 0;
5825
5826         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
5827
5828         if(!WARN_ON(IS_ERR(em))) {
5829                 map = em->map_lookup;
5830                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
5831                         ret = 1;
5832                 free_extent_map(em);
5833         }
5834         return ret;
5835 }
5836
5837 static int find_live_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5838                             struct map_lookup *map, int first,
5839                             int dev_replace_is_ongoing)
5840 {
5841         int i;
5842         int num_stripes;
5843         int preferred_mirror;
5844         int tolerance;
5845         struct btrfs_device *srcdev;
5846
5847         ASSERT((map->type &
5848                  (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK | BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)));
5849
5850         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
5851                 num_stripes = map->sub_stripes;
5852         else
5853                 num_stripes = map->num_stripes;
5854
5855         switch (fs_info->fs_devices->read_policy) {
5856         default:
5857                 /* Shouldn't happen, just warn and use pid instead of failing */
5858                 btrfs_warn_rl(fs_info,
5859                               "unknown read_policy type %u, reset to pid",
5860                               fs_info->fs_devices->read_policy);
5861                 fs_info->fs_devices->read_policy = BTRFS_READ_POLICY_PID;
5862                 fallthrough;
5863         case BTRFS_READ_POLICY_PID:
5864                 preferred_mirror = first + (current->pid % num_stripes);
5865                 break;
5866         }
5867
5868         if (dev_replace_is_ongoing &&
5869             fs_info->dev_replace.cont_reading_from_srcdev_mode ==
5870              BTRFS_DEV_REPLACE_ITEM_CONT_READING_FROM_SRCDEV_MODE_AVOID)
5871                 srcdev = fs_info->dev_replace.srcdev;
5872         else
5873                 srcdev = NULL;
5874
5875         /*
5876          * try to avoid the drive that is the source drive for a
5877          * dev-replace procedure, only choose it if no other non-missing
5878          * mirror is available
5879          */
5880         for (tolerance = 0; tolerance < 2; tolerance++) {
5881                 if (map->stripes[preferred_mirror].dev->bdev &&
5882                     (tolerance || map->stripes[preferred_mirror].dev != srcdev))
5883                         return preferred_mirror;
5884                 for (i = first; i < first + num_stripes; i++) {
5885                         if (map->stripes[i].dev->bdev &&
5886                             (tolerance || map->stripes[i].dev != srcdev))
5887                                 return i;
5888                 }
5889         }
5890
5891         /* we couldn't find one that doesn't fail.  Just return something
5892          * and the io error handling code will clean up eventually
5893          */
5894         return preferred_mirror;
5895 }
5896
5897 static struct btrfs_io_context *alloc_btrfs_io_context(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5898                                                        u16 total_stripes)
5899 {
5900         struct btrfs_io_context *bioc;
5901
5902         bioc = kzalloc(
5903                  /* The size of btrfs_io_context */
5904                 sizeof(struct btrfs_io_context) +
5905                 /* Plus the variable array for the stripes */
5906                 sizeof(struct btrfs_io_stripe) * (total_stripes),
5907                 GFP_NOFS);
5908
5909         if (!bioc)
5910                 return NULL;
5911
5912         refcount_set(&bioc->refs, 1);
5913
5914         bioc->fs_info = fs_info;
5915         bioc->replace_stripe_src = -1;
5916         bioc->full_stripe_logical = (u64)-1;
5917
5918         return bioc;
5919 }
5920
5921 void btrfs_get_bioc(struct btrfs_io_context *bioc)
5922 {
5923         WARN_ON(!refcount_read(&bioc->refs));
5924         refcount_inc(&bioc->refs);
5925 }
5926
5927 void btrfs_put_bioc(struct btrfs_io_context *bioc)
5928 {
5929         if (!bioc)
5930                 return;
5931         if (refcount_dec_and_test(&bioc->refs))
5932                 kfree(bioc);
5933 }
5934
5935 /*
5936  * Please note that, discard won't be sent to target device of device
5937  * replace.
5938  */
5939 struct btrfs_discard_stripe *btrfs_map_discard(struct btrfs_fs_info *fs_info,
5940                                                u64 logical, u64 *length_ret,
5941                                                u32 *num_stripes)
5942 {
5943         struct extent_map *em;
5944         struct map_lookup *map;
5945         struct btrfs_discard_stripe *stripes;
5946         u64 length = *length_ret;
5947         u64 offset;
5948         u32 stripe_nr;
5949         u32 stripe_nr_end;
5950         u32 stripe_cnt;
5951         u64 stripe_end_offset;
5952         u64 stripe_offset;
5953         u32 stripe_index;
5954         u32 factor = 0;
5955         u32 sub_stripes = 0;
5956         u32 stripes_per_dev = 0;
5957         u32 remaining_stripes = 0;
5958         u32 last_stripe = 0;
5959         int ret;
5960         int i;
5961
5962         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, length);
5963         if (IS_ERR(em))
5964                 return ERR_CAST(em);
5965
5966         map = em->map_lookup;
5967
5968         /* we don't discard raid56 yet */
5969         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
5970                 ret = -EOPNOTSUPP;
5971                 goto out_free_map;
5972         }
5973
5974         offset = logical - em->start;
5975         length = min_t(u64, em->start + em->len - logical, length);
5976         *length_ret = length;
5977
5978         /*
5979          * stripe_nr counts the total number of stripes we have to stride
5980          * to get to this block
5981          */
5982         stripe_nr = offset >> BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
5983
5984         /* stripe_offset is the offset of this block in its stripe */
5985         stripe_offset = offset - btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
5986
5987         stripe_nr_end = round_up(offset + length, BTRFS_STRIPE_LEN) >>
5988                         BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
5989         stripe_cnt = stripe_nr_end - stripe_nr;
5990         stripe_end_offset = btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr_end) -
5991                             (offset + length);
5992         /*
5993          * after this, stripe_nr is the number of stripes on this
5994          * device we have to walk to find the data, and stripe_index is
5995          * the number of our device in the stripe array
5996          */
5997         *num_stripes = 1;
5998         stripe_index = 0;
5999         if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
6000                          BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
6001                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
6002                         sub_stripes = 1;
6003                 else
6004                         sub_stripes = map->sub_stripes;
6005
6006                 factor = map->num_stripes / sub_stripes;
6007                 *num_stripes = min_t(u64, map->num_stripes,
6008                                     sub_stripes * stripe_cnt);
6009                 stripe_index = stripe_nr % factor;
6010                 stripe_nr /= factor;
6011                 stripe_index *= sub_stripes;
6012
6013                 remaining_stripes = stripe_cnt % factor;
6014                 stripes_per_dev = stripe_cnt / factor;
6015                 last_stripe = ((stripe_nr_end - 1) % factor) * sub_stripes;
6016         } else if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
6017                                 BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)) {
6018                 *num_stripes = map->num_stripes;
6019         } else {
6020                 stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
6021                 stripe_nr /= map->num_stripes;
6022         }
6023
6024         stripes = kcalloc(*num_stripes, sizeof(*stripes), GFP_NOFS);
6025         if (!stripes) {
6026                 ret = -ENOMEM;
6027                 goto out_free_map;
6028         }
6029
6030         for (i = 0; i < *num_stripes; i++) {
6031                 stripes[i].physical =
6032                         map->stripes[stripe_index].physical +
6033                         stripe_offset + btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
6034                 stripes[i].dev = map->stripes[stripe_index].dev;
6035
6036                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
6037                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
6038                         stripes[i].length = btrfs_stripe_nr_to_offset(stripes_per_dev);
6039
6040                         if (i / sub_stripes < remaining_stripes)
6041                                 stripes[i].length += BTRFS_STRIPE_LEN;
6042
6043                         /*
6044                          * Special for the first stripe and
6045                          * the last stripe:
6046                          *
6047                          * |-------|...|-------|
6048                          *     |----------|
6049                          *    off     end_off
6050                          */
6051                         if (i < sub_stripes)
6052                                 stripes[i].length -= stripe_offset;
6053
6054                         if (stripe_index >= last_stripe &&
6055                             stripe_index <= (last_stripe +
6056                                              sub_stripes - 1))
6057                                 stripes[i].length -= stripe_end_offset;
6058
6059                         if (i == sub_stripes - 1)
6060                                 stripe_offset = 0;
6061                 } else {
6062                         stripes[i].length = length;
6063                 }
6064
6065                 stripe_index++;
6066                 if (stripe_index == map->num_stripes) {
6067                         stripe_index = 0;
6068                         stripe_nr++;
6069                 }
6070         }
6071
6072         free_extent_map(em);
6073         return stripes;
6074 out_free_map:
6075         free_extent_map(em);
6076         return ERR_PTR(ret);
6077 }
6078
6079 static bool is_block_group_to_copy(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical)
6080 {
6081         struct btrfs_block_group *cache;
6082         bool ret;
6083
6084         /* Non zoned filesystem does not use "to_copy" flag */
6085         if (!btrfs_is_zoned(fs_info))
6086                 return false;
6087
6088         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, logical);
6089
6090         ret = test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_TO_COPY, &cache->runtime_flags);
6091
6092         btrfs_put_block_group(cache);
6093         return ret;
6094 }
6095
6096 static void handle_ops_on_dev_replace(enum btrfs_map_op op,
6097                                       struct btrfs_io_context *bioc,
6098                                       struct btrfs_dev_replace *dev_replace,
6099                                       u64 logical,
6100                                       int *num_stripes_ret, int *max_errors_ret)
6101 {
6102         u64 srcdev_devid = dev_replace->srcdev->devid;
6103         /*
6104          * At this stage, num_stripes is still the real number of stripes,
6105          * excluding the duplicated stripes.
6106          */
6107         int num_stripes = *num_stripes_ret;
6108         int nr_extra_stripes = 0;
6109         int max_errors = *max_errors_ret;
6110         int i;
6111
6112         /*
6113          * A block group which has "to_copy" set will eventually be copied by
6114          * the dev-replace process. We can avoid cloning IO here.
6115          */
6116         if (is_block_group_to_copy(dev_replace->srcdev->fs_info, logical))
6117                 return;
6118
6119         /*
6120          * Duplicate the write operations while the dev-replace procedure is
6121          * running. Since the copying of the old disk to the new disk takes
6122          * place at run time while the filesystem is mounted writable, the
6123          * regular write operations to the old disk have to be duplicated to go
6124          * to the new disk as well.
6125          *
6126          * Note that device->missing is handled by the caller, and that the
6127          * write to the old disk is already set up in the stripes array.
6128          */
6129         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
6130                 struct btrfs_io_stripe *old = &bioc->stripes[i];
6131                 struct btrfs_io_stripe *new = &bioc->stripes[num_stripes + nr_extra_stripes];
6132
6133                 if (old->dev->devid != srcdev_devid)
6134                         continue;
6135
6136                 new->physical = old->physical;
6137                 new->dev = dev_replace->tgtdev;
6138                 if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
6139                         bioc->replace_stripe_src = i;
6140                 nr_extra_stripes++;
6141         }
6142
6143         /* We can only have at most 2 extra nr_stripes (for DUP). */
6144         ASSERT(nr_extra_stripes <= 2);
6145         /*
6146          * For GET_READ_MIRRORS, we can only return at most 1 extra stripe for
6147          * replace.
6148          * If we have 2 extra stripes, only choose the one with smaller physical.
6149          */
6150         if (op == BTRFS_MAP_GET_READ_MIRRORS && nr_extra_stripes == 2) {
6151                 struct btrfs_io_stripe *first = &bioc->stripes[num_stripes];
6152                 struct btrfs_io_stripe *second = &bioc->stripes[num_stripes + 1];
6153
6154                 /* Only DUP can have two extra stripes. */
6155                 ASSERT(bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP);
6156
6157                 /*
6158                  * Swap the last stripe stripes and reduce @nr_extra_stripes.
6159                  * The extra stripe would still be there, but won't be accessed.
6160                  */
6161                 if (first->physical > second->physical) {
6162                         swap(second->physical, first->physical);
6163                         swap(second->dev, first->dev);
6164                         nr_extra_stripes--;
6165                 }
6166         }
6167
6168         *num_stripes_ret = num_stripes + nr_extra_stripes;
6169         *max_errors_ret = max_errors + nr_extra_stripes;
6170         bioc->replace_nr_stripes = nr_extra_stripes;
6171 }
6172
6173 static u64 btrfs_max_io_len(struct map_lookup *map, enum btrfs_map_op op,
6174                             u64 offset, u32 *stripe_nr, u64 *stripe_offset,
6175                             u64 *full_stripe_start)
6176 {
6177         /*
6178          * Stripe_nr is the stripe where this block falls.  stripe_offset is
6179          * the offset of this block in its stripe.
6180          */
6181         *stripe_offset = offset & BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
6182         *stripe_nr = offset >> BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
6183         ASSERT(*stripe_offset < U32_MAX);
6184
6185         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
6186                 unsigned long full_stripe_len =
6187                         btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
6188
6189                 /*
6190                  * For full stripe start, we use previously calculated
6191                  * @stripe_nr. Align it to nr_data_stripes, then multiply with
6192                  * STRIPE_LEN.
6193                  *
6194                  * By this we can avoid u64 division completely.  And we have
6195                  * to go rounddown(), not round_down(), as nr_data_stripes is
6196                  * not ensured to be power of 2.
6197                  */
6198                 *full_stripe_start =
6199                         btrfs_stripe_nr_to_offset(
6200                                 rounddown(*stripe_nr, nr_data_stripes(map)));
6201
6202                 ASSERT(*full_stripe_start + full_stripe_len > offset);
6203                 ASSERT(*full_stripe_start <= offset);
6204                 /*
6205                  * For writes to RAID56, allow to write a full stripe set, but
6206                  * no straddling of stripe sets.
6207                  */
6208                 if (op == BTRFS_MAP_WRITE)
6209                         return full_stripe_len - (offset - *full_stripe_start);
6210         }
6211
6212         /*
6213          * For other RAID types and for RAID56 reads, allow a single stripe (on
6214          * a single disk).
6215          */
6216         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_STRIPE_MASK)
6217                 return BTRFS_STRIPE_LEN - *stripe_offset;
6218         return U64_MAX;
6219 }
6220
6221 static void set_io_stripe(struct btrfs_io_stripe *dst, const struct map_lookup *map,
6222                           u32 stripe_index, u64 stripe_offset, u32 stripe_nr)
6223 {
6224         dst->dev = map->stripes[stripe_index].dev;
6225         dst->physical = map->stripes[stripe_index].physical +
6226                         stripe_offset + btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
6227 }
6228
6229 int btrfs_map_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
6230                     u64 logical, u64 *length,
6231                     struct btrfs_io_context **bioc_ret,
6232                     struct btrfs_io_stripe *smap, int *mirror_num_ret,
6233                     int need_raid_map)
6234 {
6235         struct extent_map *em;
6236         struct map_lookup *map;
6237         u64 map_offset;
6238         u64 stripe_offset;
6239         u32 stripe_nr;
6240         u32 stripe_index;
6241         int data_stripes;
6242         int i;
6243         int ret = 0;
6244         int mirror_num = (mirror_num_ret ? *mirror_num_ret : 0);
6245         int num_stripes;
6246         int num_copies;
6247         int max_errors = 0;
6248         struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
6249         struct btrfs_dev_replace *dev_replace = &fs_info->dev_replace;
6250         int dev_replace_is_ongoing = 0;
6251         u16 num_alloc_stripes;
6252         u64 raid56_full_stripe_start = (u64)-1;
6253         u64 max_len;
6254
6255         ASSERT(bioc_ret);
6256
6257         num_copies = btrfs_num_copies(fs_info, logical, fs_info->sectorsize);
6258         if (mirror_num > num_copies)
6259                 return -EINVAL;
6260
6261         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, *length);
6262         if (IS_ERR(em))
6263                 return PTR_ERR(em);
6264
6265         map = em->map_lookup;
6266         data_stripes = nr_data_stripes(map);
6267
6268         map_offset = logical - em->start;
6269         max_len = btrfs_max_io_len(map, op, map_offset, &stripe_nr,
6270                                    &stripe_offset, &raid56_full_stripe_start);
6271         *length = min_t(u64, em->len - map_offset, max_len);
6272
6273         down_read(&dev_replace->rwsem);
6274         dev_replace_is_ongoing = btrfs_dev_replace_is_ongoing(dev_replace);
6275         /*
6276          * Hold the semaphore for read during the whole operation, write is
6277          * requested at commit time but must wait.
6278          */
6279         if (!dev_replace_is_ongoing)
6280                 up_read(&dev_replace->rwsem);
6281
6282         num_stripes = 1;
6283         stripe_index = 0;
6284         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0) {
6285                 stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
6286                 stripe_nr /= map->num_stripes;
6287                 if (op == BTRFS_MAP_READ)
6288                         mirror_num = 1;
6289         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK) {
6290                 if (op != BTRFS_MAP_READ) {
6291                         num_stripes = map->num_stripes;
6292                 } else if (mirror_num) {
6293                         stripe_index = mirror_num - 1;
6294                 } else {
6295                         stripe_index = find_live_mirror(fs_info, map, 0,
6296                                             dev_replace_is_ongoing);
6297                         mirror_num = stripe_index + 1;
6298                 }
6299
6300         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP) {
6301                 if (op != BTRFS_MAP_READ) {
6302                         num_stripes = map->num_stripes;
6303                 } else if (mirror_num) {
6304                         stripe_index = mirror_num - 1;
6305                 } else {
6306                         mirror_num = 1;
6307                 }
6308
6309         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10) {
6310                 u32 factor = map->num_stripes / map->sub_stripes;
6311
6312                 stripe_index = (stripe_nr % factor) * map->sub_stripes;
6313                 stripe_nr /= factor;
6314
6315                 if (op != BTRFS_MAP_READ)
6316                         num_stripes = map->sub_stripes;
6317                 else if (mirror_num)
6318                         stripe_index += mirror_num - 1;
6319                 else {
6320                         int old_stripe_index = stripe_index;
6321                         stripe_index = find_live_mirror(fs_info, map,
6322                                               stripe_index,
6323                                               dev_replace_is_ongoing);
6324                         mirror_num = stripe_index - old_stripe_index + 1;
6325                 }
6326
6327         } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
6328                 if (need_raid_map && (op != BTRFS_MAP_READ || mirror_num > 1)) {
6329                         /*
6330                          * Push stripe_nr back to the start of the full stripe
6331                          * For those cases needing a full stripe, @stripe_nr
6332                          * is the full stripe number.
6333                          *
6334                          * Originally we go raid56_full_stripe_start / full_stripe_len,
6335                          * but that can be expensive.  Here we just divide
6336                          * @stripe_nr with @data_stripes.
6337                          */
6338                         stripe_nr /= data_stripes;
6339
6340                         /* RAID[56] write or recovery. Return all stripes */
6341                         num_stripes = map->num_stripes;
6342                         max_errors = btrfs_chunk_max_errors(map);
6343
6344                         /* Return the length to the full stripe end */
6345                         *length = min(logical + *length,
6346                                       raid56_full_stripe_start + em->start +
6347                                       btrfs_stripe_nr_to_offset(data_stripes)) -
6348                                   logical;
6349                         stripe_index = 0;
6350                         stripe_offset = 0;
6351                 } else {
6352                         /*
6353                          * Mirror #0 or #1 means the original data block.
6354                          * Mirror #2 is RAID5 parity block.
6355                          * Mirror #3 is RAID6 Q block.
6356                          */
6357                         stripe_index = stripe_nr % data_stripes;
6358                         stripe_nr /= data_stripes;
6359                         if (mirror_num > 1)
6360                                 stripe_index = data_stripes + mirror_num - 2;
6361
6362                         /* We distribute the parity blocks across stripes */
6363                         stripe_index = (stripe_nr + stripe_index) % map->num_stripes;
6364                         if (op == BTRFS_MAP_READ && mirror_num <= 1)
6365                                 mirror_num = 1;
6366                 }
6367         } else {
6368                 /*
6369                  * After this, stripe_nr is the number of stripes on this
6370                  * device we have to walk to find the data, and stripe_index is
6371                  * the number of our device in the stripe array
6372                  */
6373                 stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
6374                 stripe_nr /= map->num_stripes;
6375                 mirror_num = stripe_index + 1;
6376         }
6377         if (stripe_index >= map->num_stripes) {
6378                 btrfs_crit(fs_info,
6379                            "stripe index math went horribly wrong, got stripe_index=%u, num_stripes=%u",
6380                            stripe_index, map->num_stripes);
6381                 ret = -EINVAL;
6382                 goto out;
6383         }
6384
6385         num_alloc_stripes = num_stripes;
6386         if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->tgtdev != NULL &&
6387             op != BTRFS_MAP_READ)
6388                 /*
6389                  * For replace case, we need to add extra stripes for extra
6390                  * duplicated stripes.
6391                  *
6392                  * For both WRITE and GET_READ_MIRRORS, we may have at most
6393                  * 2 more stripes (DUP types, otherwise 1).
6394                  */
6395                 num_alloc_stripes += 2;
6396
6397         /*
6398          * If this I/O maps to a single device, try to return the device and
6399          * physical block information on the stack instead of allocating an
6400          * I/O context structure.
6401          */
6402         if (smap && num_alloc_stripes == 1 &&
6403             !((map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) && mirror_num > 1) &&
6404             (op == BTRFS_MAP_READ || !dev_replace_is_ongoing ||
6405              !dev_replace->tgtdev)) {
6406                 set_io_stripe(smap, map, stripe_index, stripe_offset, stripe_nr);
6407                 *mirror_num_ret = mirror_num;
6408                 *bioc_ret = NULL;
6409                 ret = 0;
6410                 goto out;
6411         }
6412
6413         bioc = alloc_btrfs_io_context(fs_info, num_alloc_stripes);
6414         if (!bioc) {
6415                 ret = -ENOMEM;
6416                 goto out;
6417         }
6418         bioc->map_type = map->type;
6419
6420         /*
6421          * For RAID56 full map, we need to make sure the stripes[] follows the
6422          * rule that data stripes are all ordered, then followed with P and Q
6423          * (if we have).
6424          *
6425          * It's still mostly the same as other profiles, just with extra rotation.
6426          */
6427         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK && need_raid_map &&
6428             (op != BTRFS_MAP_READ || mirror_num > 1)) {
6429                 /*
6430                  * For RAID56 @stripe_nr is already the number of full stripes
6431                  * before us, which is also the rotation value (needs to modulo
6432                  * with num_stripes).
6433                  *
6434                  * In this case, we just add @stripe_nr with @i, then do the
6435                  * modulo, to reduce one modulo call.
6436                  */
6437                 bioc->full_stripe_logical = em->start +
6438                         btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr * data_stripes);
6439                 for (i = 0; i < num_stripes; i++)
6440                         set_io_stripe(&bioc->stripes[i], map,
6441                                       (i + stripe_nr) % num_stripes,
6442                                       stripe_offset, stripe_nr);
6443         } else {
6444                 /*
6445                  * For all other non-RAID56 profiles, just copy the target
6446                  * stripe into the bioc.
6447                  */
6448                 for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
6449                         set_io_stripe(&bioc->stripes[i], map, stripe_index,
6450                                       stripe_offset, stripe_nr);
6451                         stripe_index++;
6452                 }
6453         }
6454
6455         if (op != BTRFS_MAP_READ)
6456                 max_errors = btrfs_chunk_max_errors(map);
6457
6458         if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->tgtdev != NULL &&
6459             op != BTRFS_MAP_READ) {
6460                 handle_ops_on_dev_replace(op, bioc, dev_replace, logical,
6461                                           &num_stripes, &max_errors);
6462         }
6463
6464         *bioc_ret = bioc;
6465         bioc->num_stripes = num_stripes;
6466         bioc->max_errors = max_errors;
6467         bioc->mirror_num = mirror_num;
6468
6469 out:
6470         if (dev_replace_is_ongoing) {
6471                 lockdep_assert_held(&dev_replace->rwsem);
6472                 /* Unlock and let waiting writers proceed */
6473                 up_read(&dev_replace->rwsem);
6474         }
6475         free_extent_map(em);
6476         return ret;
6477 }
6478
6479 static bool dev_args_match_fs_devices(const struct btrfs_dev_lookup_args *args,
6480                                       const struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
6481 {
6482         if (args->fsid == NULL)
6483                 return true;
6484         if (memcmp(fs_devices->metadata_uuid, args->fsid, BTRFS_FSID_SIZE) == 0)
6485                 return true;
6486         return false;
6487 }
6488
6489 static bool dev_args_match_device(const struct btrfs_dev_lookup_args *args,
6490                                   const struct btrfs_device *device)
6491 {
6492         if (args->missing) {
6493                 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state) &&
6494                     !device->bdev)
6495                         return true;
6496                 return false;
6497         }
6498
6499         if (device->devid != args->devid)
6500                 return false;
6501         if (args->uuid && memcmp(device->uuid, args->uuid, BTRFS_UUID_SIZE) != 0)
6502                 return false;
6503         return true;
6504 }
6505
6506 /*
6507  * Find a device specified by @devid or @uuid in the list of @fs_devices, or
6508  * return NULL.
6509  *
6510  * If devid and uuid are both specified, the match must be exact, otherwise
6511  * only devid is used.
6512  */
6513 struct btrfs_device *btrfs_find_device(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
6514                                        const struct btrfs_dev_lookup_args *args)
6515 {
6516         struct btrfs_device *device;
6517         struct btrfs_fs_devices *seed_devs;
6518
6519         if (dev_args_match_fs_devices(args, fs_devices)) {
6520                 list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
6521                         if (dev_args_match_device(args, device))
6522                                 return device;
6523                 }
6524         }
6525
6526         list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
6527                 if (!dev_args_match_fs_devices(args, seed_devs))
6528                         continue;
6529                 list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
6530                         if (dev_args_match_device(args, device))
6531                                 return device;
6532                 }
6533         }
6534
6535         return NULL;
6536 }
6537
6538 static struct btrfs_device *add_missing_dev(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
6539                                             u64 devid, u8 *dev_uuid)
6540 {
6541         struct btrfs_device *device;
6542         unsigned int nofs_flag;
6543
6544         /*
6545          * We call this under the chunk_mutex, so we want to use NOFS for this
6546          * allocation, however we don't want to change btrfs_alloc_device() to
6547          * always do NOFS because we use it in a lot of other GFP_KERNEL safe
6548          * places.
6549          */
6550
6551         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
6552         device = btrfs_alloc_device(NULL, &devid, dev_uuid, NULL);
6553         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
6554         if (IS_ERR(device))
6555                 return device;
6556
6557         list_add(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
6558         device->fs_devices = fs_devices;
6559         fs_devices->num_devices++;
6560
6561         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
6562         fs_devices->missing_devices++;
6563
6564         return device;
6565 }
6566
6567 /*
6568  * Allocate new device struct, set up devid and UUID.
6569  *
6570  * @fs_info:    used only for generating a new devid, can be NULL if
6571  *              devid is provided (i.e. @devid != NULL).
6572  * @devid:      a pointer to devid for this device.  If NULL a new devid
6573  *              is generated.
6574  * @uuid:       a pointer to UUID for this device.  If NULL a new UUID
6575  *              is generated.
6576  * @path:       a pointer to device path if available, NULL otherwise.
6577  *
6578  * Return: a pointer to a new &struct btrfs_device on success; ERR_PTR()
6579  * on error.  Returned struct is not linked onto any lists and must be
6580  * destroyed with btrfs_free_device.
6581  */
6582 struct btrfs_device *btrfs_alloc_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6583                                         const u64 *devid, const u8 *uuid,
6584                                         const char *path)
6585 {
6586         struct btrfs_device *dev;
6587         u64 tmp;
6588
6589         if (WARN_ON(!devid && !fs_info))
6590                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6591
6592         dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
6593         if (!dev)
6594                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
6595
6596         INIT_LIST_HEAD(&dev->dev_list);
6597         INIT_LIST_HEAD(&dev->dev_alloc_list);
6598         INIT_LIST_HEAD(&dev->post_commit_list);
6599
6600         atomic_set(&dev->dev_stats_ccnt, 0);
6601         btrfs_device_data_ordered_init(dev);
6602         extent_io_tree_init(fs_info, &dev->alloc_state, IO_TREE_DEVICE_ALLOC_STATE);
6603
6604         if (devid)
6605                 tmp = *devid;
6606         else {
6607                 int ret;
6608
6609                 ret = find_next_devid(fs_info, &tmp);
6610                 if (ret) {
6611                         btrfs_free_device(dev);
6612                         return ERR_PTR(ret);
6613                 }
6614         }
6615         dev->devid = tmp;
6616
6617         if (uuid)
6618                 memcpy(dev->uuid, uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
6619         else
6620                 generate_random_uuid(dev->uuid);
6621
6622         if (path) {
6623                 struct rcu_string *name;
6624
6625                 name = rcu_string_strdup(path, GFP_KERNEL);
6626                 if (!name) {
6627                         btrfs_free_device(dev);
6628                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
6629                 }
6630                 rcu_assign_pointer(dev->name, name);
6631         }
6632
6633         return dev;
6634 }
6635
6636 static void btrfs_report_missing_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6637                                         u64 devid, u8 *uuid, bool error)
6638 {
6639         if (error)
6640                 btrfs_err_rl(fs_info, "devid %llu uuid %pU is missing",
6641                               devid, uuid);
6642         else
6643                 btrfs_warn_rl(fs_info, "devid %llu uuid %pU is missing",
6644                               devid, uuid);
6645 }
6646
6647 u64 btrfs_calc_stripe_length(const struct extent_map *em)
6648 {
6649         const struct map_lookup *map = em->map_lookup;
6650         const int data_stripes = calc_data_stripes(map->type, map->num_stripes);
6651
6652         return div_u64(em->len, data_stripes);
6653 }
6654
6655 #if BITS_PER_LONG == 32
6656 /*
6657  * Due to page cache limit, metadata beyond BTRFS_32BIT_MAX_FILE_SIZE
6658  * can't be accessed on 32bit systems.
6659  *
6660  * This function do mount time check to reject the fs if it already has
6661  * metadata chunk beyond that limit.
6662  */
6663 static int check_32bit_meta_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6664                                   u64 logical, u64 length, u64 type)
6665 {
6666         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA))
6667                 return 0;
6668
6669         if (logical + length < MAX_LFS_FILESIZE)
6670                 return 0;
6671
6672         btrfs_err_32bit_limit(fs_info);
6673         return -EOVERFLOW;
6674 }
6675
6676 /*
6677  * This is to give early warning for any metadata chunk reaching
6678  * BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD.
6679  * Although we can still access the metadata, it's not going to be possible
6680  * once the limit is reached.
6681  */
6682 static void warn_32bit_meta_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6683                                   u64 logical, u64 length, u64 type)
6684 {
6685         if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA))
6686                 return;
6687
6688         if (logical + length < BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD)
6689                 return;
6690
6691         btrfs_warn_32bit_limit(fs_info);
6692 }
6693 #endif
6694
6695 static struct btrfs_device *handle_missing_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6696                                                   u64 devid, u8 *uuid)
6697 {
6698         struct btrfs_device *dev;
6699
6700         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
6701                 btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, uuid, true);
6702                 return ERR_PTR(-ENOENT);
6703         }
6704
6705         dev = add_missing_dev(fs_info->fs_devices, devid, uuid);
6706         if (IS_ERR(dev)) {
6707                 btrfs_err(fs_info, "failed to init missing device %llu: %ld",
6708                           devid, PTR_ERR(dev));
6709                 return dev;
6710         }
6711         btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, uuid, false);
6712
6713         return dev;
6714 }
6715
6716 static int read_one_chunk(struct btrfs_key *key, struct extent_buffer *leaf,
6717                           struct btrfs_chunk *chunk)
6718 {
6719         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
6720         struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
6721         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
6722         struct map_lookup *map;
6723         struct extent_map *em;
6724         u64 logical;
6725         u64 length;
6726         u64 devid;
6727         u64 type;
6728         u8 uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
6729         int index;
6730         int num_stripes;
6731         int ret;
6732         int i;
6733
6734         logical = key->offset;
6735         length = btrfs_chunk_length(leaf, chunk);
6736         type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
6737         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
6738         num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
6739
6740 #if BITS_PER_LONG == 32
6741         ret = check_32bit_meta_chunk(fs_info, logical, length, type);
6742         if (ret < 0)
6743                 return ret;
6744         warn_32bit_meta_chunk(fs_info, logical, length, type);
6745 #endif
6746
6747         /*
6748          * Only need to verify chunk item if we're reading from sys chunk array,
6749          * as chunk item in tree block is already verified by tree-checker.
6750          */
6751         if (leaf->start == BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
6752                 ret = btrfs_check_chunk_valid(leaf, chunk, logical);
6753                 if (ret)
6754                         return ret;
6755         }
6756
6757         read_lock(&map_tree->lock);
6758         em = lookup_extent_mapping(map_tree, logical, 1);
6759         read_unlock(&map_tree->lock);
6760
6761         /* already mapped? */
6762         if (em && em->start <= logical && em->start + em->len > logical) {
6763                 free_extent_map(em);
6764                 return 0;
6765         } else if (em) {
6766                 free_extent_map(em);
6767         }
6768
6769         em = alloc_extent_map();
6770         if (!em)
6771                 return -ENOMEM;
6772         map = kmalloc(map_lookup_size(num_stripes), GFP_NOFS);
6773         if (!map) {
6774                 free_extent_map(em);
6775                 return -ENOMEM;
6776         }
6777
6778         set_bit(EXTENT_FLAG_FS_MAPPING, &em->flags);
6779         em->map_lookup = map;
6780         em->start = logical;
6781         em->len = length;
6782         em->orig_start = 0;
6783         em->block_start = 0;
6784         em->block_len = em->len;
6785
6786         map->num_stripes = num_stripes;
6787         map->io_width = btrfs_chunk_io_width(leaf, chunk);
6788         map->io_align = btrfs_chunk_io_align(leaf, chunk);
6789         map->type = type;
6790         /*
6791          * We can't use the sub_stripes value, as for profiles other than
6792          * RAID10, they may have 0 as sub_stripes for filesystems created by
6793          * older mkfs (<v5.4).
6794          * In that case, it can cause divide-by-zero errors later.
6795          * Since currently sub_stripes is fixed for each profile, let's
6796          * use the trusted value instead.
6797          */
6798         map->sub_stripes = btrfs_raid_array[index].sub_stripes;
6799         map->verified_stripes = 0;
6800         em->orig_block_len = btrfs_calc_stripe_length(em);
6801         for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
6802                 map->stripes[i].physical =
6803                         btrfs_stripe_offset_nr(leaf, chunk, i);
6804                 devid = btrfs_stripe_devid_nr(leaf, chunk, i);
6805                 args.devid = devid;
6806                 read_extent_buffer(leaf, uuid, (unsigned long)
6807                                    btrfs_stripe_dev_uuid_nr(chunk, i),
6808                                    BTRFS_UUID_SIZE);
6809                 args.uuid = uuid;
6810                 map->stripes[i].dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
6811                 if (!map->stripes[i].dev) {
6812                         map->stripes[i].dev = handle_missing_device(fs_info,
6813                                                                     devid, uuid);
6814                         if (IS_ERR(map->stripes[i].dev)) {
6815                                 ret = PTR_ERR(map->stripes[i].dev);
6816                                 free_extent_map(em);
6817                                 return ret;
6818                         }
6819                 }
6820
6821                 set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA,
6822                                 &(map->stripes[i].dev->dev_state));
6823         }
6824
6825         write_lock(&map_tree->lock);
6826         ret = add_extent_mapping(map_tree, em, 0);
6827         write_unlock(&map_tree->lock);
6828         if (ret < 0) {
6829                 btrfs_err(fs_info,
6830                           "failed to add chunk map, start=%llu len=%llu: %d",
6831                           em->start, em->len, ret);
6832         }
6833         free_extent_map(em);
6834
6835         return ret;
6836 }
6837
6838 static void fill_device_from_item(struct extent_buffer *leaf,
6839                                  struct btrfs_dev_item *dev_item,
6840                                  struct btrfs_device *device)
6841 {
6842         unsigned long ptr;
6843
6844         device->devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
6845         device->disk_total_bytes = btrfs_device_total_bytes(leaf, dev_item);
6846         device->total_bytes = device->disk_total_bytes;
6847         device->commit_total_bytes = device->disk_total_bytes;
6848         device->bytes_used = btrfs_device_bytes_used(leaf, dev_item);
6849         device->commit_bytes_used = device->bytes_used;
6850         device->type = btrfs_device_type(leaf, dev_item);
6851         device->io_align = btrfs_device_io_align(leaf, dev_item);
6852         device->io_width = btrfs_device_io_width(leaf, dev_item);
6853         device->sector_size = btrfs_device_sector_size(leaf, dev_item);
6854         WARN_ON(device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID);
6855         clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
6856
6857         ptr = btrfs_device_uuid(dev_item);
6858         read_extent_buffer(leaf, device->uuid, ptr, BTRFS_UUID_SIZE);
6859 }
6860
6861 static struct btrfs_fs_devices *open_seed_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info,
6862                                                   u8 *fsid)
6863 {
6864         struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
6865         int ret;
6866
6867         lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
6868         ASSERT(fsid);
6869
6870         /* This will match only for multi-device seed fs */
6871         list_for_each_entry(fs_devices, &fs_info->fs_devices->seed_list, seed_list)
6872                 if (!memcmp(fs_devices->fsid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE))
6873                         return fs_devices;
6874
6875
6876         fs_devices = find_fsid(fsid, NULL);
6877         if (!fs_devices) {
6878                 if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED))
6879                         return ERR_PTR(-ENOENT);
6880
6881                 fs_devices = alloc_fs_devices(fsid, NULL);
6882                 if (IS_ERR(fs_devices))
6883                         return fs_devices;
6884
6885                 fs_devices->seeding = true;
6886                 fs_devices->opened = 1;
6887                 return fs_devices;
6888         }
6889
6890         /*
6891          * Upon first call for a seed fs fsid, just create a private copy of the
6892          * respective fs_devices and anchor it at fs_info->fs_devices->seed_list
6893          */
6894         fs_devices = clone_fs_devices(fs_devices);
6895         if (IS_ERR(fs_devices))
6896                 return fs_devices;
6897
6898         ret = open_fs_devices(fs_devices, BLK_OPEN_READ, fs_info->bdev_holder);
6899         if (ret) {
6900                 free_fs_devices(fs_devices);
6901                 return ERR_PTR(ret);
6902         }
6903
6904         if (!fs_devices->seeding) {
6905                 close_fs_devices(fs_devices);
6906                 free_fs_devices(fs_devices);
6907                 return ERR_PTR(-EINVAL);
6908         }
6909
6910         list_add(&fs_devices->seed_list, &fs_info->fs_devices->seed_list);
6911
6912         return fs_devices;
6913 }
6914
6915 static int read_one_dev(struct extent_buffer *leaf,
6916                         struct btrfs_dev_item *dev_item)
6917 {
6918         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
6919         struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
6920         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
6921         struct btrfs_device *device;
6922         u64 devid;
6923         int ret;
6924         u8 fs_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
6925         u8 dev_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
6926
6927         devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
6928         args.devid = devid;
6929         read_extent_buffer(leaf, dev_uuid, btrfs_device_uuid(dev_item),
6930                            BTRFS_UUID_SIZE);
6931         read_extent_buffer(leaf, fs_uuid, btrfs_device_fsid(dev_item),
6932                            BTRFS_FSID_SIZE);
6933         args.uuid = dev_uuid;
6934         args.fsid = fs_uuid;
6935
6936         if (memcmp(fs_uuid, fs_devices->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE)) {
6937                 fs_devices = open_seed_devices(fs_info, fs_uuid);
6938                 if (IS_ERR(fs_devices))
6939                         return PTR_ERR(fs_devices);
6940         }
6941
6942         device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
6943         if (!device) {
6944                 if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
6945                         btrfs_report_missing_device(fs_info, devid,
6946                                                         dev_uuid, true);
6947                         return -ENOENT;
6948                 }
6949
6950                 device = add_missing_dev(fs_devices, devid, dev_uuid);
6951                 if (IS_ERR(device)) {
6952                         btrfs_err(fs_info,
6953                                 "failed to add missing dev %llu: %ld",
6954                                 devid, PTR_ERR(device));
6955                         return PTR_ERR(device);
6956                 }
6957                 btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, dev_uuid, false);
6958         } else {
6959                 if (!device->bdev) {
6960                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
6961                                 btrfs_report_missing_device(fs_info,
6962                                                 devid, dev_uuid, true);
6963                                 return -ENOENT;
6964                         }
6965                         btrfs_report_missing_device(fs_info, devid,
6966                                                         dev_uuid, false);
6967                 }
6968
6969                 if (!device->bdev &&
6970                     !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
6971                         /*
6972                          * this happens when a device that was properly setup
6973                          * in the device info lists suddenly goes bad.
6974                          * device->bdev is NULL, and so we have to set
6975                          * device->missing to one here
6976                          */
6977                         device->fs_devices->missing_devices++;
6978                         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
6979                 }
6980
6981                 /* Move the device to its own fs_devices */
6982                 if (device->fs_devices != fs_devices) {
6983                         ASSERT(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
6984                                                         &device->dev_state));
6985
6986                         list_move(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
6987                         device->fs_devices->num_devices--;
6988                         fs_devices->num_devices++;
6989
6990                         device->fs_devices->missing_devices--;
6991                         fs_devices->missing_devices++;
6992
6993                         device->fs_devices = fs_devices;
6994                 }
6995         }
6996
6997         if (device->fs_devices != fs_info->fs_devices) {
6998                 BUG_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state));
6999                 if (device->generation !=
7000                     btrfs_device_generation(leaf, dev_item))
7001                         return -EINVAL;
7002         }
7003
7004         fill_device_from_item(leaf, dev_item, device);
7005         if (device->bdev) {
7006                 u64 max_total_bytes = bdev_nr_bytes(device->bdev);
7007
7008                 if (device->total_bytes > max_total_bytes) {
7009                         btrfs_err(fs_info,
7010                         "device total_bytes should be at most %llu but found %llu",
7011                                   max_total_bytes, device->total_bytes);
7012                         return -EINVAL;
7013                 }
7014         }
7015         set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
7016         if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
7017            !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
7018                 device->fs_devices->total_rw_bytes += device->total_bytes;
7019                 atomic64_add(device->total_bytes - device->bytes_used,
7020                                 &fs_info->free_chunk_space);
7021         }
7022         ret = 0;
7023         return ret;
7024 }
7025
7026 int btrfs_read_sys_array(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7027 {
7028         struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
7029         struct extent_buffer *sb;
7030         struct btrfs_disk_key *disk_key;
7031         struct btrfs_chunk *chunk;
7032         u8 *array_ptr;
7033         unsigned long sb_array_offset;
7034         int ret = 0;
7035         u32 num_stripes;
7036         u32 array_size;
7037         u32 len = 0;
7038         u32 cur_offset;
7039         u64 type;
7040         struct btrfs_key key;
7041
7042         ASSERT(BTRFS_SUPER_INFO_SIZE <= fs_info->nodesize);
7043
7044         /*
7045          * We allocated a dummy extent, just to use extent buffer accessors.
7046          * There will be unused space after BTRFS_SUPER_INFO_SIZE, but
7047          * that's fine, we will not go beyond system chunk array anyway.
7048          */
7049         sb = alloc_dummy_extent_buffer(fs_info, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
7050         if (!sb)
7051                 return -ENOMEM;
7052         set_extent_buffer_uptodate(sb);
7053
7054         write_extent_buffer(sb, super_copy, 0, BTRFS_SUPER_INFO_SIZE);
7055         array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
7056
7057         array_ptr = super_copy->sys_chunk_array;
7058         sb_array_offset = offsetof(struct btrfs_super_block, sys_chunk_array);
7059         cur_offset = 0;
7060
7061         while (cur_offset < array_size) {
7062                 disk_key = (struct btrfs_disk_key *)array_ptr;
7063                 len = sizeof(*disk_key);
7064                 if (cur_offset + len > array_size)
7065                         goto out_short_read;
7066
7067                 btrfs_disk_key_to_cpu(&key, disk_key);
7068
7069                 array_ptr += len;
7070                 sb_array_offset += len;
7071                 cur_offset += len;
7072
7073                 if (key.type != BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
7074                         btrfs_err(fs_info,
7075                             "unexpected item type %u in sys_array at offset %u",
7076                                   (u32)key.type, cur_offset);
7077                         ret = -EIO;
7078                         break;
7079                 }
7080
7081                 chunk = (struct btrfs_chunk *)sb_array_offset;
7082                 /*
7083                  * At least one btrfs_chunk with one stripe must be present,
7084                  * exact stripe count check comes afterwards
7085                  */
7086                 len = btrfs_chunk_item_size(1);
7087                 if (cur_offset + len > array_size)
7088                         goto out_short_read;
7089
7090                 num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(sb, chunk);
7091                 if (!num_stripes) {
7092                         btrfs_err(fs_info,
7093                         "invalid number of stripes %u in sys_array at offset %u",
7094                                   num_stripes, cur_offset);
7095                         ret = -EIO;
7096                         break;
7097                 }
7098
7099                 type = btrfs_chunk_type(sb, chunk);
7100                 if ((type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) == 0) {
7101                         btrfs_err(fs_info,
7102                         "invalid chunk type %llu in sys_array at offset %u",
7103                                   type, cur_offset);
7104                         ret = -EIO;
7105                         break;
7106                 }
7107
7108                 len = btrfs_chunk_item_size(num_stripes);
7109                 if (cur_offset + len > array_size)
7110                         goto out_short_read;
7111
7112                 ret = read_one_chunk(&key, sb, chunk);
7113                 if (ret)
7114                         break;
7115
7116                 array_ptr += len;
7117                 sb_array_offset += len;
7118                 cur_offset += len;
7119         }
7120         clear_extent_buffer_uptodate(sb);
7121         free_extent_buffer_stale(sb);
7122         return ret;
7123
7124 out_short_read:
7125         btrfs_err(fs_info, "sys_array too short to read %u bytes at offset %u",
7126                         len, cur_offset);
7127         clear_extent_buffer_uptodate(sb);
7128         free_extent_buffer_stale(sb);
7129         return -EIO;
7130 }
7131
7132 /*
7133  * Check if all chunks in the fs are OK for read-write degraded mount
7134  *
7135  * If the @failing_dev is specified, it's accounted as missing.
7136  *
7137  * Return true if all chunks meet the minimal RW mount requirements.
7138  * Return false if any chunk doesn't meet the minimal RW mount requirements.
7139  */
7140 bool btrfs_check_rw_degradable(struct btrfs_fs_info *fs_info,
7141                                         struct btrfs_device *failing_dev)
7142 {
7143         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
7144         struct extent_map *em;
7145         u64 next_start = 0;
7146         bool ret = true;
7147
7148         read_lock(&map_tree->lock);
7149         em = lookup_extent_mapping(map_tree, 0, (u64)-1);
7150         read_unlock(&map_tree->lock);
7151         /* No chunk at all? Return false anyway */
7152         if (!em) {
7153                 ret = false;
7154                 goto out;
7155         }
7156         while (em) {
7157                 struct map_lookup *map;
7158                 int missing = 0;
7159                 int max_tolerated;
7160                 int i;
7161
7162                 map = em->map_lookup;
7163                 max_tolerated =
7164                         btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(
7165                                         map->type);
7166                 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
7167                         struct btrfs_device *dev = map->stripes[i].dev;
7168
7169                         if (!dev || !dev->bdev ||
7170                             test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &dev->dev_state) ||
7171                             dev->last_flush_error)
7172                                 missing++;
7173                         else if (failing_dev && failing_dev == dev)
7174                                 missing++;
7175                 }
7176                 if (missing > max_tolerated) {
7177                         if (!failing_dev)
7178                                 btrfs_warn(fs_info,
7179         "chunk %llu missing %d devices, max tolerance is %d for writable mount",
7180                                    em->start, missing, max_tolerated);
7181                         free_extent_map(em);
7182                         ret = false;
7183                         goto out;
7184                 }
7185                 next_start = extent_map_end(em);
7186                 free_extent_map(em);
7187
7188                 read_lock(&map_tree->lock);
7189                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, next_start,
7190                                            (u64)(-1) - next_start);
7191                 read_unlock(&map_tree->lock);
7192         }
7193 out:
7194         return ret;
7195 }
7196
7197 static void readahead_tree_node_children(struct extent_buffer *node)
7198 {
7199         int i;
7200         const int nr_items = btrfs_header_nritems(node);
7201
7202         for (i = 0; i < nr_items; i++)
7203                 btrfs_readahead_node_child(node, i);
7204 }
7205
7206 int btrfs_read_chunk_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7207 {
7208         struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
7209         struct btrfs_path *path;
7210         struct extent_buffer *leaf;
7211         struct btrfs_key key;
7212         struct btrfs_key found_key;
7213         int ret;
7214         int slot;
7215         int iter_ret = 0;
7216         u64 total_dev = 0;
7217         u64 last_ra_node = 0;
7218
7219         path = btrfs_alloc_path();
7220         if (!path)
7221                 return -ENOMEM;
7222
7223         /*
7224          * uuid_mutex is needed only if we are mounting a sprout FS
7225          * otherwise we don't need it.
7226          */
7227         mutex_lock(&uuid_mutex);
7228
7229         /*
7230          * It is possible for mount and umount to race in such a way that
7231          * we execute this code path, but open_fs_devices failed to clear
7232          * total_rw_bytes. We certainly want it cleared before reading the
7233          * device items, so clear it here.
7234          */
7235         fs_info->fs_devices->total_rw_bytes = 0;
7236
7237         /*
7238          * Lockdep complains about possible circular locking dependency between
7239          * a disk's open_mutex (struct gendisk.open_mutex), the rw semaphores
7240          * used for freeze procection of a fs (struct super_block.s_writers),
7241          * which we take when starting a transaction, and extent buffers of the
7242          * chunk tree if we call read_one_dev() while holding a lock on an
7243          * extent buffer of the chunk tree. Since we are mounting the filesystem
7244          * and at this point there can't be any concurrent task modifying the
7245          * chunk tree, to keep it simple, just skip locking on the chunk tree.
7246          */
7247         ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags));
7248         path->skip_locking = 1;
7249
7250         /*
7251          * Read all device items, and then all the chunk items. All
7252          * device items are found before any chunk item (their object id
7253          * is smaller than the lowest possible object id for a chunk
7254          * item - BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID).
7255          */
7256         key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
7257         key.offset = 0;
7258         key.type = 0;
7259         btrfs_for_each_slot(root, &key, &found_key, path, iter_ret) {
7260                 struct extent_buffer *node = path->nodes[1];
7261
7262                 leaf = path->nodes[0];
7263                 slot = path->slots[0];
7264
7265                 if (node) {
7266                         if (last_ra_node != node->start) {
7267                                 readahead_tree_node_children(node);
7268                                 last_ra_node = node->start;
7269                         }
7270                 }
7271                 if (found_key.type == BTRFS_DEV_ITEM_KEY) {
7272                         struct btrfs_dev_item *dev_item;
7273                         dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, slot,
7274                                                   struct btrfs_dev_item);
7275                         ret = read_one_dev(leaf, dev_item);
7276                         if (ret)
7277                                 goto error;
7278                         total_dev++;
7279                 } else if (found_key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
7280                         struct btrfs_chunk *chunk;
7281
7282                         /*
7283                          * We are only called at mount time, so no need to take
7284                          * fs_info->chunk_mutex. Plus, to avoid lockdep warnings,
7285                          * we always lock first fs_info->chunk_mutex before
7286                          * acquiring any locks on the chunk tree. This is a
7287                          * requirement for chunk allocation, see the comment on
7288                          * top of btrfs_chunk_alloc() for details.
7289                          */
7290                         chunk = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_chunk);
7291                         ret = read_one_chunk(&found_key, leaf, chunk);
7292                         if (ret)
7293                                 goto error;
7294                 }
7295         }
7296         /* Catch error found during iteration */
7297         if (iter_ret < 0) {
7298                 ret = iter_ret;
7299                 goto error;
7300         }
7301
7302         /*
7303          * After loading chunk tree, we've got all device information,
7304          * do another round of validation checks.
7305          */
7306         if (total_dev != fs_info->fs_devices->total_devices) {
7307                 btrfs_warn(fs_info,
7308 "super block num_devices %llu mismatch with DEV_ITEM count %llu, will be repaired on next transaction commit",
7309                           btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy),
7310                           total_dev);
7311                 fs_info->fs_devices->total_devices = total_dev;
7312                 btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy, total_dev);
7313         }
7314         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <
7315             fs_info->fs_devices->total_rw_bytes) {
7316                 btrfs_err(fs_info,
7317         "super_total_bytes %llu mismatch with fs_devices total_rw_bytes %llu",
7318                           btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy),
7319                           fs_info->fs_devices->total_rw_bytes);
7320                 ret = -EINVAL;
7321                 goto error;
7322         }
7323         ret = 0;
7324 error:
7325         mutex_unlock(&uuid_mutex);
7326
7327         btrfs_free_path(path);
7328         return ret;
7329 }
7330
7331 int btrfs_init_devices_late(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7332 {
7333         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices, *seed_devs;
7334         struct btrfs_device *device;
7335         int ret = 0;
7336
7337         fs_devices->fs_info = fs_info;
7338
7339         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7340         list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list)
7341                 device->fs_info = fs_info;
7342
7343         list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
7344                 list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
7345                         device->fs_info = fs_info;
7346                         ret = btrfs_get_dev_zone_info(device, false);
7347                         if (ret)
7348                                 break;
7349                 }
7350
7351                 seed_devs->fs_info = fs_info;
7352         }
7353         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7354
7355         return ret;
7356 }
7357
7358 static u64 btrfs_dev_stats_value(const struct extent_buffer *eb,
7359                                  const struct btrfs_dev_stats_item *ptr,
7360                                  int index)
7361 {
7362         u64 val;
7363
7364         read_extent_buffer(eb, &val,
7365                            offsetof(struct btrfs_dev_stats_item, values) +
7366                             ((unsigned long)ptr) + (index * sizeof(u64)),
7367                            sizeof(val));
7368         return val;
7369 }
7370
7371 static void btrfs_set_dev_stats_value(struct extent_buffer *eb,
7372                                       struct btrfs_dev_stats_item *ptr,
7373                                       int index, u64 val)
7374 {
7375         write_extent_buffer(eb, &val,
7376                             offsetof(struct btrfs_dev_stats_item, values) +
7377                              ((unsigned long)ptr) + (index * sizeof(u64)),
7378                             sizeof(val));
7379 }
7380
7381 static int btrfs_device_init_dev_stats(struct btrfs_device *device,
7382                                        struct btrfs_path *path)
7383 {
7384         struct btrfs_dev_stats_item *ptr;
7385         struct extent_buffer *eb;
7386         struct btrfs_key key;
7387         int item_size;
7388         int i, ret, slot;
7389
7390         if (!device->fs_info->dev_root)
7391                 return 0;
7392
7393         key.objectid = BTRFS_DEV_STATS_OBJECTID;
7394         key.type = BTRFS_PERSISTENT_ITEM_KEY;
7395         key.offset = device->devid;
7396         ret = btrfs_search_slot(NULL, device->fs_info->dev_root, &key, path, 0, 0);
7397         if (ret) {
7398                 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7399                         btrfs_dev_stat_set(device, i, 0);
7400                 device->dev_stats_valid = 1;
7401                 btrfs_release_path(path);
7402                 return ret < 0 ? ret : 0;
7403         }
7404         slot = path->slots[0];
7405         eb = path->nodes[0];
7406         item_size = btrfs_item_size(eb, slot);
7407
7408         ptr = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_dev_stats_item);
7409
7410         for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++) {
7411                 if (item_size >= (1 + i) * sizeof(__le64))
7412                         btrfs_dev_stat_set(device, i,
7413                                            btrfs_dev_stats_value(eb, ptr, i));
7414                 else
7415                         btrfs_dev_stat_set(device, i, 0);
7416         }
7417
7418         device->dev_stats_valid = 1;
7419         btrfs_dev_stat_print_on_load(device);
7420         btrfs_release_path(path);
7421
7422         return 0;
7423 }
7424
7425 int btrfs_init_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7426 {
7427         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices, *seed_devs;
7428         struct btrfs_device *device;
7429         struct btrfs_path *path = NULL;
7430         int ret = 0;
7431
7432         path = btrfs_alloc_path();
7433         if (!path)
7434                 return -ENOMEM;
7435
7436         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7437         list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
7438                 ret = btrfs_device_init_dev_stats(device, path);
7439                 if (ret)
7440                         goto out;
7441         }
7442         list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
7443                 list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
7444                         ret = btrfs_device_init_dev_stats(device, path);
7445                         if (ret)
7446                                 goto out;
7447                 }
7448         }
7449 out:
7450         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7451
7452         btrfs_free_path(path);
7453         return ret;
7454 }
7455
7456 static int update_dev_stat_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
7457                                 struct btrfs_device *device)
7458 {
7459         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
7460         struct btrfs_root *dev_root = fs_info->dev_root;
7461         struct btrfs_path *path;
7462         struct btrfs_key key;
7463         struct extent_buffer *eb;
7464         struct btrfs_dev_stats_item *ptr;
7465         int ret;
7466         int i;
7467
7468         key.objectid = BTRFS_DEV_STATS_OBJECTID;
7469         key.type = BTRFS_PERSISTENT_ITEM_KEY;
7470         key.offset = device->devid;
7471
7472         path = btrfs_alloc_path();
7473         if (!path)
7474                 return -ENOMEM;
7475         ret = btrfs_search_slot(trans, dev_root, &key, path, -1, 1);
7476         if (ret < 0) {
7477                 btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
7478                         "error %d while searching for dev_stats item for device %s",
7479                                   ret, btrfs_dev_name(device));
7480                 goto out;
7481         }
7482
7483         if (ret == 0 &&
7484             btrfs_item_size(path->nodes[0], path->slots[0]) < sizeof(*ptr)) {
7485                 /* need to delete old one and insert a new one */
7486                 ret = btrfs_del_item(trans, dev_root, path);
7487                 if (ret != 0) {
7488                         btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
7489                                 "delete too small dev_stats item for device %s failed %d",
7490                                           btrfs_dev_name(device), ret);
7491                         goto out;
7492                 }
7493                 ret = 1;
7494         }
7495
7496         if (ret == 1) {
7497                 /* need to insert a new item */
7498                 btrfs_release_path(path);
7499                 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, dev_root, path,
7500                                               &key, sizeof(*ptr));
7501                 if (ret < 0) {
7502                         btrfs_warn_in_rcu(fs_info,
7503                                 "insert dev_stats item for device %s failed %d",
7504                                 btrfs_dev_name(device), ret);
7505                         goto out;
7506                 }
7507         }
7508
7509         eb = path->nodes[0];
7510         ptr = btrfs_item_ptr(eb, path->slots[0], struct btrfs_dev_stats_item);
7511         for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7512                 btrfs_set_dev_stats_value(eb, ptr, i,
7513                                           btrfs_dev_stat_read(device, i));
7514         btrfs_mark_buffer_dirty(eb);
7515
7516 out:
7517         btrfs_free_path(path);
7518         return ret;
7519 }
7520
7521 /*
7522  * called from commit_transaction. Writes all changed device stats to disk.
7523  */
7524 int btrfs_run_dev_stats(struct btrfs_trans_handle *trans)
7525 {
7526         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
7527         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
7528         struct btrfs_device *device;
7529         int stats_cnt;
7530         int ret = 0;
7531
7532         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7533         list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
7534                 stats_cnt = atomic_read(&device->dev_stats_ccnt);
7535                 if (!device->dev_stats_valid || stats_cnt == 0)
7536                         continue;
7537
7538
7539                 /*
7540                  * There is a LOAD-LOAD control dependency between the value of
7541                  * dev_stats_ccnt and updating the on-disk values which requires
7542                  * reading the in-memory counters. Such control dependencies
7543                  * require explicit read memory barriers.
7544                  *
7545                  * This memory barriers pairs with smp_mb__before_atomic in
7546                  * btrfs_dev_stat_inc/btrfs_dev_stat_set and with the full
7547                  * barrier implied by atomic_xchg in
7548                  * btrfs_dev_stats_read_and_reset
7549                  */
7550                 smp_rmb();
7551
7552                 ret = update_dev_stat_item(trans, device);
7553                 if (!ret)
7554                         atomic_sub(stats_cnt, &device->dev_stats_ccnt);
7555         }
7556         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7557
7558         return ret;
7559 }
7560
7561 void btrfs_dev_stat_inc_and_print(struct btrfs_device *dev, int index)
7562 {
7563         btrfs_dev_stat_inc(dev, index);
7564
7565         if (!dev->dev_stats_valid)
7566                 return;
7567         btrfs_err_rl_in_rcu(dev->fs_info,
7568                 "bdev %s errs: wr %u, rd %u, flush %u, corrupt %u, gen %u",
7569                            btrfs_dev_name(dev),
7570                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS),
7571                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS),
7572                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS),
7573                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_CORRUPTION_ERRS),
7574                            btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_GENERATION_ERRS));
7575 }
7576
7577 static void btrfs_dev_stat_print_on_load(struct btrfs_device *dev)
7578 {
7579         int i;
7580
7581         for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7582                 if (btrfs_dev_stat_read(dev, i) != 0)
7583                         break;
7584         if (i == BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX)
7585                 return; /* all values == 0, suppress message */
7586
7587         btrfs_info_in_rcu(dev->fs_info,
7588                 "bdev %s errs: wr %u, rd %u, flush %u, corrupt %u, gen %u",
7589                btrfs_dev_name(dev),
7590                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS),
7591                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS),
7592                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS),
7593                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_CORRUPTION_ERRS),
7594                btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_GENERATION_ERRS));
7595 }
7596
7597 int btrfs_get_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info,
7598                         struct btrfs_ioctl_get_dev_stats *stats)
7599 {
7600         BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
7601         struct btrfs_device *dev;
7602         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
7603         int i;
7604
7605         mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
7606         args.devid = stats->devid;
7607         dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
7608         mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
7609
7610         if (!dev) {
7611                 btrfs_warn(fs_info, "get dev_stats failed, device not found");
7612                 return -ENODEV;
7613         } else if (!dev->dev_stats_valid) {
7614                 btrfs_warn(fs_info, "get dev_stats failed, not yet valid");
7615                 return -ENODEV;
7616         } else if (stats->flags & BTRFS_DEV_STATS_RESET) {
7617                 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++) {
7618                         if (stats->nr_items > i)
7619                                 stats->values[i] =
7620                                         btrfs_dev_stat_read_and_reset(dev, i);
7621                         else
7622                                 btrfs_dev_stat_set(dev, i, 0);
7623                 }
7624                 btrfs_info(fs_info, "device stats zeroed by %s (%d)",
7625                            current->comm, task_pid_nr(current));
7626         } else {
7627                 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
7628                         if (stats->nr_items > i)
7629                                 stats->values[i] = btrfs_dev_stat_read(dev, i);
7630         }
7631         if (stats->nr_items > BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX)
7632                 stats->nr_items = BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX;
7633         return 0;
7634 }
7635
7636 /*
7637  * Update the size and bytes used for each device where it changed.  This is
7638  * delayed since we would otherwise get errors while writing out the
7639  * superblocks.
7640  *
7641  * Must be invoked during transaction commit.
7642  */
7643 void btrfs_commit_device_sizes(struct btrfs_transaction *trans)
7644 {
7645         struct btrfs_device *curr, *next;
7646
7647         ASSERT(trans->state == TRANS_STATE_COMMIT_DOING);
7648
7649         if (list_empty(&trans->dev_update_list))
7650                 return;
7651
7652         /*
7653          * We don't need the device_list_mutex here.  This list is owned by the
7654          * transaction and the transaction must complete before the device is
7655          * released.
7656          */
7657         mutex_lock(&trans->fs_info->chunk_mutex);
7658         list_for_each_entry_safe(curr, next, &trans->dev_update_list,
7659                                  post_commit_list) {
7660                 list_del_init(&curr->post_commit_list);
7661                 curr->commit_total_bytes = curr->disk_total_bytes;
7662                 curr->commit_bytes_used = curr->bytes_used;
7663         }
7664         mutex_unlock(&trans->fs_info->chunk_mutex);
7665 }
7666
7667 /*
7668  * Multiplicity factor for simple profiles: DUP, RAID1-like and RAID10.
7669  */
7670 int btrfs_bg_type_to_factor(u64 flags)
7671 {
7672         const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(flags);
7673
7674         return btrfs_raid_array[index].ncopies;
7675 }
7676
7677
7678
7679 static int verify_one_dev_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info,
7680                                  u64 chunk_offset, u64 devid,
7681                                  u64 physical_offset, u64 physical_len)
7682 {
7683         struct btrfs_dev_lookup_args args = { .devid = devid };
7684         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
7685         struct extent_map *em;
7686         struct map_lookup *map;
7687         struct btrfs_device *dev;
7688         u64 stripe_len;
7689         bool found = false;
7690         int ret = 0;
7691         int i;
7692
7693         read_lock(&em_tree->lock);
7694         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
7695         read_unlock(&em_tree->lock);
7696
7697         if (!em) {
7698                 btrfs_err(fs_info,
7699 "dev extent physical offset %llu on devid %llu doesn't have corresponding chunk",
7700                           physical_offset, devid);
7701                 ret = -EUCLEAN;
7702                 goto out;
7703         }
7704
7705         map = em->map_lookup;
7706         stripe_len = btrfs_calc_stripe_length(em);
7707         if (physical_len != stripe_len) {
7708                 btrfs_err(fs_info,
7709 "dev extent physical offset %llu on devid %llu length doesn't match chunk %llu, have %llu expect %llu",
7710                           physical_offset, devid, em->start, physical_len,
7711                           stripe_len);
7712                 ret = -EUCLEAN;
7713                 goto out;
7714         }
7715
7716         /*
7717          * Very old mkfs.btrfs (before v4.1) will not respect the reserved
7718          * space. Although kernel can handle it without problem, better to warn
7719          * the users.
7720          */
7721         if (physical_offset < BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED)
7722                 btrfs_warn(fs_info,
7723                 "devid %llu physical %llu len %llu inside the reserved space",
7724                            devid, physical_offset, physical_len);
7725
7726         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
7727                 if (map->stripes[i].dev->devid == devid &&
7728                     map->stripes[i].physical == physical_offset) {
7729                         found = true;
7730                         if (map->verified_stripes >= map->num_stripes) {
7731                                 btrfs_err(fs_info,
7732                                 "too many dev extents for chunk %llu found",
7733                                           em->start);
7734                                 ret = -EUCLEAN;
7735                                 goto out;
7736                         }
7737                         map->verified_stripes++;
7738                         break;
7739                 }
7740         }
7741         if (!found) {
7742                 btrfs_err(fs_info,
7743         "dev extent physical offset %llu devid %llu has no corresponding chunk",
7744                         physical_offset, devid);
7745                 ret = -EUCLEAN;
7746         }
7747
7748         /* Make sure no dev extent is beyond device boundary */
7749         dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
7750         if (!dev) {
7751                 btrfs_err(fs_info, "failed to find devid %llu", devid);
7752                 ret = -EUCLEAN;
7753                 goto out;
7754         }
7755
7756         if (physical_offset + physical_len > dev->disk_total_bytes) {
7757                 btrfs_err(fs_info,
7758 "dev extent devid %llu physical offset %llu len %llu is beyond device boundary %llu",
7759                           devid, physical_offset, physical_len,
7760                           dev->disk_total_bytes);
7761                 ret = -EUCLEAN;
7762                 goto out;
7763         }
7764
7765         if (dev->zone_info) {
7766                 u64 zone_size = dev->zone_info->zone_size;
7767
7768                 if (!IS_ALIGNED(physical_offset, zone_size) ||
7769                     !IS_ALIGNED(physical_len, zone_size)) {
7770                         btrfs_err(fs_info,
7771 "zoned: dev extent devid %llu physical offset %llu len %llu is not aligned to device zone",
7772                                   devid, physical_offset, physical_len);
7773                         ret = -EUCLEAN;
7774                         goto out;
7775                 }
7776         }
7777
7778 out:
7779         free_extent_map(em);
7780         return ret;
7781 }
7782
7783 static int verify_chunk_dev_extent_mapping(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7784 {
7785         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
7786         struct extent_map *em;
7787         struct rb_node *node;
7788         int ret = 0;
7789
7790         read_lock(&em_tree->lock);
7791         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
7792                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
7793                 if (em->map_lookup->num_stripes !=
7794                     em->map_lookup->verified_stripes) {
7795                         btrfs_err(fs_info,
7796                         "chunk %llu has missing dev extent, have %d expect %d",
7797                                   em->start, em->map_lookup->verified_stripes,
7798                                   em->map_lookup->num_stripes);
7799                         ret = -EUCLEAN;
7800                         goto out;
7801                 }
7802         }
7803 out:
7804         read_unlock(&em_tree->lock);
7805         return ret;
7806 }
7807
7808 /*
7809  * Ensure that all dev extents are mapped to correct chunk, otherwise
7810  * later chunk allocation/free would cause unexpected behavior.
7811  *
7812  * NOTE: This will iterate through the whole device tree, which should be of
7813  * the same size level as the chunk tree.  This slightly increases mount time.
7814  */
7815 int btrfs_verify_dev_extents(struct btrfs_fs_info *fs_info)
7816 {
7817         struct btrfs_path *path;
7818         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
7819         struct btrfs_key key;
7820         u64 prev_devid = 0;
7821         u64 prev_dev_ext_end = 0;
7822         int ret = 0;
7823
7824         /*
7825          * We don't have a dev_root because we mounted with ignorebadroots and
7826          * failed to load the root, so we want to skip the verification in this
7827          * case for sure.
7828          *
7829          * However if the dev root is fine, but the tree itself is corrupted
7830          * we'd still fail to mount.  This verification is only to make sure
7831          * writes can happen safely, so instead just bypass this check
7832          * completely in the case of IGNOREBADROOTS.
7833          */
7834         if (btrfs_test_opt(fs_info, IGNOREBADROOTS))
7835                 return 0;
7836
7837         key.objectid = 1;
7838         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
7839         key.offset = 0;
7840
7841         path = btrfs_alloc_path();
7842         if (!path)
7843                 return -ENOMEM;
7844
7845         path->reada = READA_FORWARD;
7846         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
7847         if (ret < 0)
7848                 goto out;
7849
7850         if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(path->nodes[0])) {
7851                 ret = btrfs_next_leaf(root, path);
7852                 if (ret < 0)
7853                         goto out;
7854                 /* No dev extents at all? Not good */
7855                 if (ret > 0) {
7856                         ret = -EUCLEAN;
7857                         goto out;
7858                 }
7859         }
7860         while (1) {
7861                 struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
7862                 struct btrfs_dev_extent *dext;
7863                 int slot = path->slots[0];
7864                 u64 chunk_offset;
7865                 u64 physical_offset;
7866                 u64 physical_len;
7867                 u64 devid;
7868
7869                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
7870                 if (key.type != BTRFS_DEV_EXTENT_KEY)
7871                         break;
7872                 devid = key.objectid;
7873                 physical_offset = key.offset;
7874
7875                 dext = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_dev_extent);
7876                 chunk_offset = btrfs_dev_extent_chunk_offset(leaf, dext);
7877                 physical_len = btrfs_dev_extent_length(leaf, dext);
7878
7879                 /* Check if this dev extent overlaps with the previous one */
7880                 if (devid == prev_devid && physical_offset < prev_dev_ext_end) {
7881                         btrfs_err(fs_info,
7882 "dev extent devid %llu physical offset %llu overlap with previous dev extent end %llu",
7883                                   devid, physical_offset, prev_dev_ext_end);
7884                         ret = -EUCLEAN;
7885                         goto out;
7886                 }
7887
7888                 ret = verify_one_dev_extent(fs_info, chunk_offset, devid,
7889                                             physical_offset, physical_len);
7890                 if (ret < 0)
7891                         goto out;
7892                 prev_devid = devid;
7893                 prev_dev_ext_end = physical_offset + physical_len;
7894
7895                 ret = btrfs_next_item(root, path);
7896                 if (ret < 0)
7897                         goto out;
7898                 if (ret > 0) {
7899                         ret = 0;
7900                         break;
7901                 }
7902         }
7903
7904         /* Ensure all chunks have corresponding dev extents */
7905         ret = verify_chunk_dev_extent_mapping(fs_info);
7906 out:
7907         btrfs_free_path(path);
7908         return ret;
7909 }
7910
7911 /*
7912  * Check whether the given block group or device is pinned by any inode being
7913  * used as a swapfile.
7914  */
7915 bool btrfs_pinned_by_swapfile(struct btrfs_fs_info *fs_info, void *ptr)
7916 {
7917         struct btrfs_swapfile_pin *sp;
7918         struct rb_node *node;
7919
7920         spin_lock(&fs_info->swapfile_pins_lock);
7921         node = fs_info->swapfile_pins.rb_node;
7922         while (node) {
7923                 sp = rb_entry(node, struct btrfs_swapfile_pin, node);
7924                 if (ptr < sp->ptr)
7925                         node = node->rb_left;
7926                 else if (ptr > sp->ptr)
7927                         node = node->rb_right;
7928                 else
7929                         break;
7930         }
7931         spin_unlock(&fs_info->swapfile_pins_lock);
7932         return node != NULL;
7933 }
7934
7935 static int relocating_repair_kthread(void *data)
7936 {
7937         struct btrfs_block_group *cache = data;
7938         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
7939         u64 target;
7940         int ret = 0;
7941
7942         target = cache->start;
7943         btrfs_put_block_group(cache);
7944
7945         sb_start_write(fs_info->sb);
7946         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
7947                 btrfs_info(fs_info,
7948                            "zoned: skip relocating block group %llu to repair: EBUSY",
7949                            target);
7950                 sb_end_write(fs_info->sb);
7951                 return -EBUSY;
7952         }
7953
7954         mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
7955
7956         /* Ensure block group still exists */
7957         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, target);
7958         if (!cache)
7959                 goto out;
7960
7961         if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR, &cache->runtime_flags))
7962                 goto out;
7963
7964         ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info, target);
7965         if (ret < 0)
7966                 goto out;
7967
7968         btrfs_info(fs_info,
7969                    "zoned: relocating block group %llu to repair IO failure",
7970                    target);
7971         ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, target);
7972
7973 out:
7974         if (cache)
7975                 btrfs_put_block_group(cache);
7976         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
7977         btrfs_exclop_finish(fs_info);
7978         sb_end_write(fs_info->sb);
7979
7980         return ret;
7981 }
7982
7983 bool btrfs_repair_one_zone(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical)
7984 {
7985         struct btrfs_block_group *cache;
7986
7987         if (!btrfs_is_zoned(fs_info))
7988                 return false;
7989
7990         /* Do not attempt to repair in degraded state */
7991         if (btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED))
7992                 return true;
7993
7994         cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, logical);
7995         if (!cache)
7996                 return true;
7997
7998         if (test_and_set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR, &cache->runtime_flags)) {
7999                 btrfs_put_block_group(cache);
8000                 return true;
8001         }
8002
8003         kthread_run(relocating_repair_kthread, cache,
8004                     "btrfs-relocating-repair");
8005
8006         return true;
8007 }
8008
8009 static void map_raid56_repair_block(struct btrfs_io_context *bioc,
8010                                     struct btrfs_io_stripe *smap,
8011                                     u64 logical)
8012 {
8013         int data_stripes = nr_bioc_data_stripes(bioc);
8014         int i;
8015
8016         for (i = 0; i < data_stripes; i++) {
8017                 u64 stripe_start = bioc->full_stripe_logical +
8018                                    btrfs_stripe_nr_to_offset(i);
8019
8020                 if (logical >= stripe_start &&
8021                     logical < stripe_start + BTRFS_STRIPE_LEN)
8022                         break;
8023         }
8024         ASSERT(i < data_stripes);
8025         smap->dev = bioc->stripes[i].dev;
8026         smap->physical = bioc->stripes[i].physical +
8027                         ((logical - bioc->full_stripe_logical) &
8028                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK);
8029 }
8030
8031 /*
8032  * Map a repair write into a single device.
8033  *
8034  * A repair write is triggered by read time repair or scrub, which would only
8035  * update the contents of a single device.
8036  * Not update any other mirrors nor go through RMW path.
8037  *
8038  * Callers should ensure:
8039  *
8040  * - Call btrfs_bio_counter_inc_blocked() first
8041  * - The range does not cross stripe boundary
8042  * - Has a valid @mirror_num passed in.
8043  */
8044 int btrfs_map_repair_block(struct btrfs_fs_info *fs_info,
8045                            struct btrfs_io_stripe *smap, u64 logical,
8046                            u32 length, int mirror_num)
8047 {
8048         struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
8049         u64 map_length = length;
8050         int mirror_ret = mirror_num;
8051         int ret;
8052
8053         ASSERT(mirror_num > 0);
8054
8055         ret = btrfs_map_block(fs_info, BTRFS_MAP_WRITE, logical, &map_length,
8056                               &bioc, smap, &mirror_ret, true);
8057         if (ret < 0)
8058                 return ret;
8059
8060         /* The map range should not cross stripe boundary. */
8061         ASSERT(map_length >= length);
8062
8063         /* Already mapped to single stripe. */
8064         if (!bioc)
8065                 goto out;
8066
8067         /* Map the RAID56 multi-stripe writes to a single one. */
8068         if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
8069                 map_raid56_repair_block(bioc, smap, logical);
8070                 goto out;
8071         }
8072
8073         ASSERT(mirror_num <= bioc->num_stripes);
8074         smap->dev = bioc->stripes[mirror_num - 1].dev;
8075         smap->physical = bioc->stripes[mirror_num - 1].physical;
8076 out:
8077         btrfs_put_bioc(bioc);
8078         ASSERT(smap->dev);
8079         return 0;
8080 }