fs/f2fs/node.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * fs/f2fs/node.h
   4  *
   5  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   6  *             http://www.samsung.com/
   7  */
   8 /* start node id of a node block dedicated to the given node id */
   9 #define START_NID(nid) (((nid) / NAT_ENTRY_PER_BLOCK) * NAT_ENTRY_PER_BLOCK)
  10
  11 /* node block offset on the NAT area dedicated to the given start node id */
  12 #define NAT_BLOCK_OFFSET(start_nid) ((start_nid) / NAT_ENTRY_PER_BLOCK)
  13
  14 /* # of pages to perform synchronous readahead before building free nids */
  15 #define FREE_NID_PAGES  8
  16 #define MAX_FREE_NIDS   (NAT_ENTRY_PER_BLOCK * FREE_NID_PAGES)
  17
  18 /* size of free nid batch when shrinking */
  19 #define SHRINK_NID_BATCH_SIZE   8
  20
  21 #define DEF_RA_NID_PAGES        0       /* # of nid pages to be readaheaded */
  22
  23 /* maximum readahead size for node during getting data blocks */
  24 #define MAX_RA_NODE             128
  25
  26 /* control the memory footprint threshold (10MB per 1GB ram) */
  27 #define DEF_RAM_THRESHOLD       1
  28
  29 /* control dirty nats ratio threshold (default: 10% over max nid count) */
  30 #define DEF_DIRTY_NAT_RATIO_THRESHOLD           10
  31 /* control total # of nats */
  32 #define DEF_NAT_CACHE_THRESHOLD                 100000
  33
  34 /* vector size for gang look-up from nat cache that consists of radix tree */
  35 #define NATVEC_SIZE     64
  36 #define SETVEC_SIZE     32
  37
  38 /* return value for read_node_page */
  39 #define LOCKED_PAGE     1
  40
  41 /* check pinned file's alignment status of physical blocks */
  42 #define FILE_NOT_ALIGNED        1
  43
  44 /* For flag in struct node_info */
  45 enum {
  46         IS_CHECKPOINTED,        /* is it checkpointed before? */
  47         HAS_FSYNCED_INODE,      /* is the inode fsynced before? */
  48         HAS_LAST_FSYNC,         /* has the latest node fsync mark? */
  49         IS_DIRTY,               /* this nat entry is dirty? */
  50         IS_PREALLOC,            /* nat entry is preallocated */
  51 };
  52
  53 /*
  54  * For node information
  55  */
  56 struct node_info {
  57         nid_t nid;              /* node id */
  58         nid_t ino;              /* inode number of the node's owner */
  59         block_t blk_addr;       /* block address of the node */
  60         unsigned char version;  /* version of the node */
  61         unsigned char flag;     /* for node information bits */
  62 };
  63
  64 struct nat_entry {
  65         struct list_head list;  /* for clean or dirty nat list */
  66         struct node_info ni;    /* in-memory node information */
  67 };
  68
  69 #define nat_get_nid(nat)                ((nat)->ni.nid)
  70 #define nat_set_nid(nat, n)             ((nat)->ni.nid = (n))
  71 #define nat_get_blkaddr(nat)            ((nat)->ni.blk_addr)
  72 #define nat_set_blkaddr(nat, b)         ((nat)->ni.blk_addr = (b))
  73 #define nat_get_ino(nat)                ((nat)->ni.ino)
  74 #define nat_set_ino(nat, i)             ((nat)->ni.ino = (i))
  75 #define nat_get_version(nat)            ((nat)->ni.version)
  76 #define nat_set_version(nat, v)         ((nat)->ni.version = (v))
  77
  78 #define inc_node_version(version)       (++(version))
  79
  80 static inline void copy_node_info(struct node_info *dst,
  81                                                 struct node_info *src)
  82 {
  83         dst->nid = src->nid;
  84         dst->ino = src->ino;
  85         dst->blk_addr = src->blk_addr;
  86         dst->version = src->version;
  87         /* should not copy flag here */
  88 }
  89
  90 static inline void set_nat_flag(struct nat_entry *ne,
  91                                 unsigned int type, bool set)
  92 {
  93         unsigned char mask = 0x01 << type;
  94         if (set)
  95                 ne->ni.flag |= mask;
  96         else
  97                 ne->ni.flag &= ~mask;
  98 }
  99
 100 static inline bool get_nat_flag(struct nat_entry *ne, unsigned int type)
 101 {
 102         unsigned char mask = 0x01 << type;
 103         return ne->ni.flag & mask;
 104 }
 105
 106 static inline void nat_reset_flag(struct nat_entry *ne)
 107 {
 108         /* these states can be set only after checkpoint was done */
 109         set_nat_flag(ne, IS_CHECKPOINTED, true);
 110         set_nat_flag(ne, HAS_FSYNCED_INODE, false);
 111         set_nat_flag(ne, HAS_LAST_FSYNC, true);
 112 }
 113
 114 static inline void node_info_from_raw_nat(struct node_info *ni,
 115                                                 struct f2fs_nat_entry *raw_ne)
 116 {
 117         ni->ino = le32_to_cpu(raw_ne->ino);
 118         ni->blk_addr = le32_to_cpu(raw_ne->block_addr);
 119         ni->version = raw_ne->version;
 120 }
 121
 122 static inline void raw_nat_from_node_info(struct f2fs_nat_entry *raw_ne,
 123                                                 struct node_info *ni)
 124 {
 125         raw_ne->ino = cpu_to_le32(ni->ino);
 126         raw_ne->block_addr = cpu_to_le32(ni->blk_addr);
 127         raw_ne->version = ni->version;
 128 }
 129
 130 static inline bool excess_dirty_nats(struct f2fs_sb_info *sbi)
 131 {
 132         return NM_I(sbi)->nat_cnt[DIRTY_NAT] >= NM_I(sbi)->max_nid *
 133                                         NM_I(sbi)->dirty_nats_ratio / 100;
 134 }
 135
 136 static inline bool excess_cached_nats(struct f2fs_sb_info *sbi)
 137 {
 138         return NM_I(sbi)->nat_cnt[TOTAL_NAT] >= DEF_NAT_CACHE_THRESHOLD;
 139 }
 140
 141 enum mem_type {
 142         FREE_NIDS,      /* indicates the free nid list */
 143         NAT_ENTRIES,    /* indicates the cached nat entry */
 144         DIRTY_DENTS,    /* indicates dirty dentry pages */
 145         INO_ENTRIES,    /* indicates inode entries */
 146         EXTENT_CACHE,   /* indicates extent cache */
 147         INMEM_PAGES,    /* indicates inmemory pages */
 148         DISCARD_CACHE,  /* indicates memory of cached discard cmds */
 149         COMPRESS_PAGE,  /* indicates memory of cached compressed pages */
 150         BASE_CHECK,     /* check kernel status */
 151 };
 152
 153 struct nat_entry_set {
 154         struct list_head set_list;      /* link with other nat sets */
 155         struct list_head entry_list;    /* link with dirty nat entries */
 156         nid_t set;                      /* set number*/
 157         unsigned int entry_cnt;         /* the # of nat entries in set */
 158 };
 159
 160 struct free_nid {
 161         struct list_head list;  /* for free node id list */
 162         nid_t nid;              /* node id */
 163         int state;              /* in use or not: FREE_NID or PREALLOC_NID */
 164 };
 165
 166 static inline void next_free_nid(struct f2fs_sb_info *sbi, nid_t *nid)
 167 {
 168         struct f2fs_nm_info *nm_i = NM_I(sbi);
 169         struct free_nid *fnid;
 170
 171         spin_lock(&nm_i->nid_list_lock);
 172         if (nm_i->nid_cnt[FREE_NID] <= 0) {
 173                 spin_unlock(&nm_i->nid_list_lock);
 174                 return;
 175         }
 176         fnid = list_first_entry(&nm_i->free_nid_list, struct free_nid, list);
 177         *nid = fnid->nid;
 178         spin_unlock(&nm_i->nid_list_lock);
 179 }
 180
 181 /*
 182  * inline functions
 183  */
 184 static inline void get_nat_bitmap(struct f2fs_sb_info *sbi, void *addr)
 185 {
 186         struct f2fs_nm_info *nm_i = NM_I(sbi);
 187
 188 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 189         if (memcmp(nm_i->nat_bitmap, nm_i->nat_bitmap_mir,
 190                                                 nm_i->bitmap_size))
 191                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 192 #endif
 193         memcpy(addr, nm_i->nat_bitmap, nm_i->bitmap_size);
 194 }
 195
 196 static inline pgoff_t current_nat_addr(struct f2fs_sb_info *sbi, nid_t start)
 197 {
 198         struct f2fs_nm_info *nm_i = NM_I(sbi);
 199         pgoff_t block_off;
 200         pgoff_t block_addr;
 201
 202         /*
 203          * block_off = segment_off * 512 + off_in_segment
 204          * OLD = (segment_off * 512) * 2 + off_in_segment
 205          * NEW = 2 * (segment_off * 512 + off_in_segment) - off_in_segment
 206          */
 207         block_off = NAT_BLOCK_OFFSET(start);
 208
 209         block_addr = (pgoff_t)(nm_i->nat_blkaddr +
 210                 (block_off << 1) -
 211                 (block_off & (sbi->blocks_per_seg - 1)));
 212
 213         if (f2fs_test_bit(block_off, nm_i->nat_bitmap))
 214                 block_addr += sbi->blocks_per_seg;
 215
 216         return block_addr;
 217 }
 218
 219 static inline pgoff_t next_nat_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 220                                                 pgoff_t block_addr)
 221 {
 222         struct f2fs_nm_info *nm_i = NM_I(sbi);
 223
 224         block_addr -= nm_i->nat_blkaddr;
 225         block_addr ^= 1 << sbi->log_blocks_per_seg;
 226         return block_addr + nm_i->nat_blkaddr;
 227 }
 228
 229 static inline void set_to_next_nat(struct f2fs_nm_info *nm_i, nid_t start_nid)
 230 {
 231         unsigned int block_off = NAT_BLOCK_OFFSET(start_nid);
 232
 233         f2fs_change_bit(block_off, nm_i->nat_bitmap);
 234 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 235         f2fs_change_bit(block_off, nm_i->nat_bitmap_mir);
 236 #endif
 237 }
 238
 239 static inline nid_t ino_of_node(struct page *node_page)
 240 {
 241         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(node_page);
 242         return le32_to_cpu(rn->footer.ino);
 243 }
 244
 245 static inline nid_t nid_of_node(struct page *node_page)
 246 {
 247         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(node_page);
 248         return le32_to_cpu(rn->footer.nid);
 249 }
 250
 251 static inline unsigned int ofs_of_node(struct page *node_page)
 252 {
 253         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(node_page);
 254         unsigned flag = le32_to_cpu(rn->footer.flag);
 255         return flag >> OFFSET_BIT_SHIFT;
 256 }
 257
 258 static inline __u64 cpver_of_node(struct page *node_page)
 259 {
 260         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(node_page);
 261         return le64_to_cpu(rn->footer.cp_ver);
 262 }
 263
 264 static inline block_t next_blkaddr_of_node(struct page *node_page)
 265 {
 266         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(node_page);
 267         return le32_to_cpu(rn->footer.next_blkaddr);
 268 }
 269
 270 static inline void fill_node_footer(struct page *page, nid_t nid,
 271                                 nid_t ino, unsigned int ofs, bool reset)
 272 {
 273         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(page);
 274         unsigned int old_flag = 0;
 275
 276         if (reset)
 277                 memset(rn, 0, sizeof(*rn));
 278         else
 279                 old_flag = le32_to_cpu(rn->footer.flag);
 280
 281         rn->footer.nid = cpu_to_le32(nid);
 282         rn->footer.ino = cpu_to_le32(ino);
 283
 284         /* should remain old flag bits such as COLD_BIT_SHIFT */
 285         rn->footer.flag = cpu_to_le32((ofs << OFFSET_BIT_SHIFT) |
 286                                         (old_flag & OFFSET_BIT_MASK));
 287 }
 288
 289 static inline void copy_node_footer(struct page *dst, struct page *src)
 290 {
 291         struct f2fs_node *src_rn = F2FS_NODE(src);
 292         struct f2fs_node *dst_rn = F2FS_NODE(dst);
 293         memcpy(&dst_rn->footer, &src_rn->footer, sizeof(struct node_footer));
 294 }
 295
 296 static inline void fill_node_footer_blkaddr(struct page *page, block_t blkaddr)
 297 {
 298         struct f2fs_checkpoint *ckpt = F2FS_CKPT(F2FS_P_SB(page));
 299         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(page);
 300         __u64 cp_ver = cur_cp_version(ckpt);
 301
 302         if (__is_set_ckpt_flags(ckpt, CP_CRC_RECOVERY_FLAG))
 303                 cp_ver |= (cur_cp_crc(ckpt) << 32);
 304
 305         rn->footer.cp_ver = cpu_to_le64(cp_ver);
 306         rn->footer.next_blkaddr = cpu_to_le32(blkaddr);
 307 }
 308
 309 static inline bool is_recoverable_dnode(struct page *page)
 310 {
 311         struct f2fs_checkpoint *ckpt = F2FS_CKPT(F2FS_P_SB(page));
 312         __u64 cp_ver = cur_cp_version(ckpt);
 313
 314         /* Don't care crc part, if fsck.f2fs sets it. */
 315         if (__is_set_ckpt_flags(ckpt, CP_NOCRC_RECOVERY_FLAG))
 316                 return (cp_ver << 32) == (cpver_of_node(page) << 32);
 317
 318         if (__is_set_ckpt_flags(ckpt, CP_CRC_RECOVERY_FLAG))
 319                 cp_ver |= (cur_cp_crc(ckpt) << 32);
 320
 321         return cp_ver == cpver_of_node(page);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * f2fs assigns the following node offsets described as (num).
 326  * N = NIDS_PER_BLOCK
 327  *
 328  *  Inode block (0)
 329  *    |- direct node (1)
 330  *    |- direct node (2)
 331  *    |- indirect node (3)
 332  *    |            `- direct node (4 => 4 + N - 1)
 333  *    |- indirect node (4 + N)
 334  *    |            `- direct node (5 + N => 5 + 2N - 1)
 335  *    `- double indirect node (5 + 2N)
 336  *                 `- indirect node (6 + 2N)
 337  *                       `- direct node
 338  *                 ......
 339  *                 `- indirect node ((6 + 2N) + x(N + 1))
 340  *                       `- direct node
 341  *                 ......
 342  *                 `- indirect node ((6 + 2N) + (N - 1)(N + 1))
 343  *                       `- direct node
 344  */
 345 static inline bool IS_DNODE(struct page *node_page)
 346 {
 347         unsigned int ofs = ofs_of_node(node_page);
 348
 349         if (f2fs_has_xattr_block(ofs))
 350                 return true;
 351
 352         if (ofs == 3 || ofs == 4 + NIDS_PER_BLOCK ||
 353                         ofs == 5 + 2 * NIDS_PER_BLOCK)
 354                 return false;
 355         if (ofs >= 6 + 2 * NIDS_PER_BLOCK) {
 356                 ofs -= 6 + 2 * NIDS_PER_BLOCK;
 357                 if (!((long int)ofs % (NIDS_PER_BLOCK + 1)))
 358                         return false;
 359         }
 360         return true;
 361 }
 362
 363 static inline int set_nid(struct page *p, int off, nid_t nid, bool i)
 364 {
 365         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(p);
 366
 367         f2fs_wait_on_page_writeback(p, NODE, true, true);
 368
 369         if (i)
 370                 rn->i.i_nid[off - NODE_DIR1_BLOCK] = cpu_to_le32(nid);
 371         else
 372                 rn->in.nid[off] = cpu_to_le32(nid);
 373         return set_page_dirty(p);
 374 }
 375
 376 static inline nid_t get_nid(struct page *p, int off, bool i)
 377 {
 378         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(p);
 379
 380         if (i)
 381                 return le32_to_cpu(rn->i.i_nid[off - NODE_DIR1_BLOCK]);
 382         return le32_to_cpu(rn->in.nid[off]);
 383 }
 384
 385 /*
 386  * Coldness identification:
 387  *  - Mark cold files in f2fs_inode_info
 388  *  - Mark cold node blocks in their node footer
 389  *  - Mark cold data pages in page cache
 390  */
 391
 392 static inline int is_node(struct page *page, int type)
 393 {
 394         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(page);
 395         return le32_to_cpu(rn->footer.flag) & (1 << type);
 396 }
 397
 398 #define is_cold_node(page)      is_node(page, COLD_BIT_SHIFT)
 399 #define is_fsync_dnode(page)    is_node(page, FSYNC_BIT_SHIFT)
 400 #define is_dent_dnode(page)     is_node(page, DENT_BIT_SHIFT)
 401
 402 static inline void set_cold_node(struct page *page, bool is_dir)
 403 {
 404         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(page);
 405         unsigned int flag = le32_to_cpu(rn->footer.flag);
 406
 407         if (is_dir)
 408                 flag &= ~(0x1 << COLD_BIT_SHIFT);
 409         else
 410                 flag |= (0x1 << COLD_BIT_SHIFT);
 411         rn->footer.flag = cpu_to_le32(flag);
 412 }
 413
 414 static inline void set_mark(struct page *page, int mark, int type)
 415 {
 416         struct f2fs_node *rn = F2FS_NODE(page);
 417         unsigned int flag = le32_to_cpu(rn->footer.flag);
 418         if (mark)
 419                 flag |= (0x1 << type);
 420         else
 421                 flag &= ~(0x1 << type);
 422         rn->footer.flag = cpu_to_le32(flag);
 423
 424 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 425         f2fs_inode_chksum_set(F2FS_P_SB(page), page);
 426 #endif
 427 }
 428 #define set_dentry_mark(page, mark)     set_mark(page, mark, DENT_BIT_SHIFT)
 429 #define set_fsync_mark(page, mark)      set_mark(page, mark, FSYNC_BIT_SHIFT)