fs/xfs/xfs_reflink.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
   4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
   5  */
   6 #include "xfs.h"
   7 #include "xfs_fs.h"
   8 #include "xfs_shared.h"
   9 #include "xfs_format.h"
  10 #include "xfs_log_format.h"
  11 #include "xfs_trans_resv.h"
  12 #include "xfs_mount.h"
  13 #include "xfs_defer.h"
  14 #include "xfs_da_format.h"
  15 #include "xfs_da_btree.h"
  16 #include "xfs_inode.h"
  17 #include "xfs_trans.h"
  18 #include "xfs_inode_item.h"
  19 #include "xfs_bmap.h"
  20 #include "xfs_bmap_util.h"
  21 #include "xfs_error.h"
  22 #include "xfs_dir2.h"
  23 #include "xfs_dir2_priv.h"
  24 #include "xfs_ioctl.h"
  25 #include "xfs_trace.h"
  26 #include "xfs_log.h"
  27 #include "xfs_icache.h"
  28 #include "xfs_pnfs.h"
  29 #include "xfs_btree.h"
  30 #include "xfs_refcount_btree.h"
  31 #include "xfs_refcount.h"
  32 #include "xfs_bmap_btree.h"
  33 #include "xfs_trans_space.h"
  34 #include "xfs_bit.h"
  35 #include "xfs_alloc.h"
  36 #include "xfs_quota_defs.h"
  37 #include "xfs_quota.h"
  38 #include "xfs_reflink.h"
  39 #include "xfs_iomap.h"
  40 #include "xfs_rmap_btree.h"
  41 #include "xfs_sb.h"
  42 #include "xfs_ag_resv.h"
  43
  44 /*
  45  * Copy on Write of Shared Blocks
  46  *
  47  * XFS must preserve "the usual" file semantics even when two files share
  48  * the same physical blocks.  This means that a write to one file must not
  49  * alter the blocks in a different file; the way that we'll do that is
  50  * through the use of a copy-on-write mechanism.  At a high level, that
  51  * means that when we want to write to a shared block, we allocate a new
  52  * block, write the data to the new block, and if that succeeds we map the
  53  * new block into the file.
  54  *
  55  * XFS provides a "delayed allocation" mechanism that defers the allocation
  56  * of disk blocks to dirty-but-not-yet-mapped file blocks as long as
  57  * possible.  This reduces fragmentation by enabling the filesystem to ask
  58  * for bigger chunks less often, which is exactly what we want for CoW.
  59  *
  60  * The delalloc mechanism begins when the kernel wants to make a block
  61  * writable (write_begin or page_mkwrite).  If the offset is not mapped, we
  62  * create a delalloc mapping, which is a regular in-core extent, but without
  63  * a real startblock.  (For delalloc mappings, the startblock encodes both
  64  * a flag that this is a delalloc mapping, and a worst-case estimate of how
  65  * many blocks might be required to put the mapping into the BMBT.)  delalloc
  66  * mappings are a reservation against the free space in the filesystem;
  67  * adjacent mappings can also be combined into fewer larger mappings.
  68  *
  69  * As an optimization, the CoW extent size hint (cowextsz) creates
  70  * outsized aligned delalloc reservations in the hope of landing out of
  71  * order nearby CoW writes in a single extent on disk, thereby reducing
  72  * fragmentation and improving future performance.
  73  *
  74  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR--- (data fork)
  75  * C: ------DDDDDDD--------- (CoW fork)
  76  *
  77  * When dirty pages are being written out (typically in writepage), the
  78  * delalloc reservations are converted into unwritten mappings by
  79  * allocating blocks and replacing the delalloc mapping with real ones.
  80  * A delalloc mapping can be replaced by several unwritten ones if the
  81  * free space is fragmented.
  82  *
  83  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
  84  * C: ------UUUUUUU---------
  85  *
  86  * We want to adapt the delalloc mechanism for copy-on-write, since the
  87  * write paths are similar.  The first two steps (creating the reservation
  88  * and allocating the blocks) are exactly the same as delalloc except that
  89  * the mappings must be stored in a separate CoW fork because we do not want
  90  * to disturb the mapping in the data fork until we're sure that the write
  91  * succeeded.  IO completion in this case is the process of removing the old
  92  * mapping from the data fork and moving the new mapping from the CoW fork to
  93  * the data fork.  This will be discussed shortly.
  94  *
  95  * For now, unaligned directio writes will be bounced back to the page cache.
  96  * Block-aligned directio writes will use the same mechanism as buffered
  97  * writes.
  98  *
  99  * Just prior to submitting the actual disk write requests, we convert
 100  * the extents representing the range of the file actually being written
 101  * (as opposed to extra pieces created for the cowextsize hint) to real
 102  * extents.  This will become important in the next step:
 103  *
 104  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
 105  * C: ------UUrrUUU---------
 106  *
 107  * CoW remapping must be done after the data block write completes,
 108  * because we don't want to destroy the old data fork map until we're sure
 109  * the new block has been written.  Since the new mappings are kept in a
 110  * separate fork, we can simply iterate these mappings to find the ones
 111  * that cover the file blocks that we just CoW'd.  For each extent, simply
 112  * unmap the corresponding range in the data fork, map the new range into
 113  * the data fork, and remove the extent from the CoW fork.  Because of
 114  * the presence of the cowextsize hint, however, we must be careful
 115  * only to remap the blocks that we've actually written out --  we must
 116  * never remap delalloc reservations nor CoW staging blocks that have
 117  * yet to be written.  This corresponds exactly to the real extents in
 118  * the CoW fork:
 119  *
 120  * D: --RRRRRRrrSRRRRRRRR---
 121  * C: ------UU--UUU---------
 122  *
 123  * Since the remapping operation can be applied to an arbitrary file
 124  * range, we record the need for the remap step as a flag in the ioend
 125  * instead of declaring a new IO type.  This is required for direct io
 126  * because we only have ioend for the whole dio, and we have to be able to
 127  * remember the presence of unwritten blocks and CoW blocks with a single
 128  * ioend structure.  Better yet, the more ground we can cover with one
 129  * ioend, the better.
 130  */
 131
 132 /*
 133  * Given an AG extent, find the lowest-numbered run of shared blocks
 134  * within that range and return the range in fbno/flen.  If
 135  * find_end_of_shared is true, return the longest contiguous extent of
 136  * shared blocks.  If there are no shared extents, fbno and flen will
 137  * be set to NULLAGBLOCK and 0, respectively.
 138  */
 139 int
 140 xfs_reflink_find_shared(
 141         struct xfs_mount        *mp,
 142         struct xfs_trans        *tp,
 143         xfs_agnumber_t          agno,
 144         xfs_agblock_t           agbno,
 145         xfs_extlen_t            aglen,
 146         xfs_agblock_t           *fbno,
 147         xfs_extlen_t            *flen,
 148         bool                    find_end_of_shared)
 149 {
 150         struct xfs_buf          *agbp;
 151         struct xfs_btree_cur    *cur;
 152         int                     error;
 153
 154         error = xfs_alloc_read_agf(mp, tp, agno, 0, &agbp);
 155         if (error)
 156                 return error;
 157         if (!agbp)
 158                 return -ENOMEM;
 159
 160         cur = xfs_refcountbt_init_cursor(mp, tp, agbp, agno);
 161
 162         error = xfs_refcount_find_shared(cur, agbno, aglen, fbno, flen,
 163                         find_end_of_shared);
 164
 165         xfs_btree_del_cursor(cur, error);
 166
 167         xfs_trans_brelse(tp, agbp);
 168         return error;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Trim the mapping to the next block where there's a change in the
 173  * shared/unshared status.  More specifically, this means that we
 174  * find the lowest-numbered extent of shared blocks that coincides with
 175  * the given block mapping.  If the shared extent overlaps the start of
 176  * the mapping, trim the mapping to the end of the shared extent.  If
 177  * the shared region intersects the mapping, trim the mapping to the
 178  * start of the shared extent.  If there are no shared regions that
 179  * overlap, just return the original extent.
 180  */
 181 int
 182 xfs_reflink_trim_around_shared(
 183         struct xfs_inode        *ip,
 184         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
 185         bool                    *shared)
 186 {
 187         xfs_agnumber_t          agno;
 188         xfs_agblock_t           agbno;
 189         xfs_extlen_t            aglen;
 190         xfs_agblock_t           fbno;
 191         xfs_extlen_t            flen;
 192         int                     error = 0;
 193
 194         /* Holes, unwritten, and delalloc extents cannot be shared */
 195         if (!xfs_is_reflink_inode(ip) || !xfs_bmap_is_real_extent(irec)) {
 196                 *shared = false;
 197                 return 0;
 198         }
 199
 200         trace_xfs_reflink_trim_around_shared(ip, irec);
 201
 202         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(ip->i_mount, irec->br_startblock);
 203         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(ip->i_mount, irec->br_startblock);
 204         aglen = irec->br_blockcount;
 205
 206         error = xfs_reflink_find_shared(ip->i_mount, NULL, agno, agbno,
 207                         aglen, &fbno, &flen, true);
 208         if (error)
 209                 return error;
 210
 211         *shared = false;
 212         if (fbno == NULLAGBLOCK) {
 213                 /* No shared blocks at all. */
 214                 return 0;
 215         } else if (fbno == agbno) {
 216                 /*
 217                  * The start of this extent is shared.  Truncate the
 218                  * mapping at the end of the shared region so that a
 219                  * subsequent iteration starts at the start of the
 220                  * unshared region.
 221                  */
 222                 irec->br_blockcount = flen;
 223                 *shared = true;
 224                 return 0;
 225         } else {
 226                 /*
 227                  * There's a shared extent midway through this extent.
 228                  * Truncate the mapping at the start of the shared
 229                  * extent so that a subsequent iteration starts at the
 230                  * start of the shared region.
 231                  */
 232                 irec->br_blockcount = fbno - agbno;
 233                 return 0;
 234         }
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Trim the passed in imap to the next shared/unshared extent boundary, and
 239  * if imap->br_startoff points to a shared extent reserve space for it in the
 240  * COW fork.
 241  *
 242  * Note that imap will always contain the block numbers for the existing blocks
 243  * in the data fork, as the upper layers need them for read-modify-write
 244  * operations.
 245  */
 246 int
 247 xfs_reflink_reserve_cow(
 248         struct xfs_inode        *ip,
 249         struct xfs_bmbt_irec    *imap)
 250 {
 251         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 252         struct xfs_bmbt_irec    got;
 253         int                     error = 0;
 254         bool                    eof = false;
 255         struct xfs_iext_cursor  icur;
 256         bool                    shared;
 257
 258         /*
 259          * Search the COW fork extent list first.  This serves two purposes:
 260          * first this implement the speculative preallocation using cowextisze,
 261          * so that we also unshared block adjacent to shared blocks instead
 262          * of just the shared blocks themselves.  Second the lookup in the
 263          * extent list is generally faster than going out to the shared extent
 264          * tree.
 265          */
 266
 267         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, imap->br_startoff, &icur, &got))
 268                 eof = true;
 269         if (!eof && got.br_startoff <= imap->br_startoff) {
 270                 trace_xfs_reflink_cow_found(ip, imap);
 271                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
 272                 return 0;
 273         }
 274
 275         /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
 276         error = xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, &shared);
 277         if (error)
 278                 return error;
 279
 280         /* Not shared?  Just report the (potentially capped) extent. */
 281         if (!shared)
 282                 return 0;
 283
 284         /*
 285          * Fork all the shared blocks from our write offset until the end of
 286          * the extent.
 287          */
 288         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, false);
 289         if (error)
 290                 return error;
 291
 292         error = xfs_bmapi_reserve_delalloc(ip, XFS_COW_FORK, imap->br_startoff,
 293                         imap->br_blockcount, 0, &got, &icur, eof);
 294         if (error == -ENOSPC || error == -EDQUOT)
 295                 trace_xfs_reflink_cow_enospc(ip, imap);
 296         if (error)
 297                 return error;
 298
 299         xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
 300         trace_xfs_reflink_cow_alloc(ip, &got);
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 /* Convert part of an unwritten CoW extent to a real one. */
 305 STATIC int
 306 xfs_reflink_convert_cow_extent(
 307         struct xfs_inode                *ip,
 308         struct xfs_bmbt_irec            *imap,
 309         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
 310         xfs_filblks_t                   count_fsb)
 311 {
 312         int                             nimaps = 1;
 313
 314         if (imap->br_state == XFS_EXT_NORM)
 315                 return 0;
 316
 317         xfs_trim_extent(imap, offset_fsb, count_fsb);
 318         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, imap);
 319         if (imap->br_blockcount == 0)
 320                 return 0;
 321         return xfs_bmapi_write(NULL, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
 322                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT, 0, imap,
 323                         &nimaps);
 324 }
 325
 326 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
 327 int
 328 xfs_reflink_convert_cow(
 329         struct xfs_inode        *ip,
 330         xfs_off_t               offset,
 331         xfs_off_t               count)
 332 {
 333         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 334         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 335         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
 336         xfs_filblks_t           count_fsb = end_fsb - offset_fsb;
 337         struct xfs_bmbt_irec    imap;
 338         int                     nimaps = 1, error = 0;
 339
 340         ASSERT(count != 0);
 341
 342         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 343         error = xfs_bmapi_write(NULL, ip, offset_fsb, count_fsb,
 344                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT |
 345                         XFS_BMAPI_CONVERT_ONLY, 0, &imap, &nimaps);
 346         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 347         return error;
 348 }
 349
 350 /*
 351  * Find the extent that maps the given range in the COW fork. Even if the extent
 352  * is not shared we might have a preallocation for it in the COW fork. If so we
 353  * use it that rather than trigger a new allocation.
 354  */
 355 static int
 356 xfs_find_trim_cow_extent(
 357         struct xfs_inode        *ip,
 358         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
 359         bool                    *shared,
 360         bool                    *found)
 361 {
 362         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
 363         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
 364         struct xfs_iext_cursor  icur;
 365         struct xfs_bmbt_irec    got;
 366
 367         *found = false;
 368
 369         /*
 370          * If we don't find an overlapping extent, trim the range we need to
 371          * allocate to fit the hole we found.
 372          */
 373         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &got))
 374                 got.br_startoff = offset_fsb + count_fsb;
 375         if (got.br_startoff > offset_fsb) {
 376                 xfs_trim_extent(imap, imap->br_startoff,
 377                                 got.br_startoff - imap->br_startoff);
 378                 return xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared);
 379         }
 380
 381         *shared = true;
 382         if (isnullstartblock(got.br_startblock)) {
 383                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
 384                 return 0;
 385         }
 386
 387         /* real extent found - no need to allocate */
 388         xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
 389         *imap = got;
 390         *found = true;
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
 395 int
 396 xfs_reflink_allocate_cow(
 397         struct xfs_inode        *ip,
 398         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
 399         bool                    *shared,
 400         uint                    *lockmode)
 401 {
 402         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 403         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
 404         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
 405         struct xfs_trans        *tp;
 406         int                     nimaps, error = 0;
 407         bool                    found;
 408         xfs_filblks_t           resaligned;
 409         xfs_extlen_t            resblks = 0;
 410
 411         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
 412         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
 413
 414         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, shared, &found);
 415         if (error || !*shared)
 416                 return error;
 417         if (found)
 418                 goto convert;
 419
 420         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
 421                 imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
 422         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
 423
 424         xfs_iunlock(ip, *lockmode);
 425         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
 426         *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
 427         xfs_ilock(ip, *lockmode);
 428
 429         if (error)
 430                 return error;
 431
 432         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, false);
 433         if (error)
 434                 goto out_trans_cancel;
 435
 436         /*
 437          * Check for an overlapping extent again now that we dropped the ilock.
 438          */
 439         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, shared, &found);
 440         if (error || !*shared)
 441                 goto out_trans_cancel;
 442         if (found) {
 443                 xfs_trans_cancel(tp);
 444                 goto convert;
 445         }
 446
 447         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip, resblks, 0,
 448                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
 449         if (error)
 450                 goto out_trans_cancel;
 451
 452         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 453
 454         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
 455         nimaps = 1;
 456         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
 457                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC,
 458                         resblks, imap, &nimaps);
 459         if (error)
 460                 goto out_unreserve;
 461
 462         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
 463         error = xfs_trans_commit(tp);
 464         if (error)
 465                 return error;
 466
 467         /*
 468          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
 469          * satisfied?  Bail out!
 470          */
 471         if (nimaps == 0)
 472                 return -ENOSPC;
 473 convert:
 474         return xfs_reflink_convert_cow_extent(ip, imap, offset_fsb, count_fsb);
 475
 476 out_unreserve:
 477         xfs_trans_unreserve_quota_nblks(tp, ip, (long)resblks, 0,
 478                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
 479 out_trans_cancel:
 480         xfs_trans_cancel(tp);
 481         return error;
 482 }
 483
 484 /*
 485  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
 486  *
 487  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
 488  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
 489  *
 490  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
 491  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
 492  */
 493 int
 494 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
 495         struct xfs_inode                *ip,
 496         struct xfs_trans                **tpp,
 497         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
 498         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
 499         bool                            cancel_real)
 500 {
 501         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 502         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
 503         struct xfs_iext_cursor          icur;
 504         int                             error = 0;
 505
 506         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
 507                 return 0;
 508         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
 509                 return 0;
 510
 511         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
 512         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
 513                 del = got;
 514                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
 515
 516                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
 517                 if (!del.br_blockcount) {
 518                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
 519                         goto next_extent;
 520                 }
 521
 522                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
 523
 524                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
 525                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
 526                                         &icur, &got, &del);
 527                         if (error)
 528                                 break;
 529                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
 530                         ASSERT((*tpp)->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
 531
 532                         /* Free the CoW orphan record. */
 533                         error = xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp,
 534                                         del.br_startblock, del.br_blockcount);
 535                         if (error)
 536                                 break;
 537
 538                         xfs_bmap_add_free(*tpp, del.br_startblock,
 539                                           del.br_blockcount, NULL);
 540
 541                         /* Roll the transaction */
 542                         error = xfs_defer_finish(tpp);
 543                         if (error)
 544                                 break;
 545
 546                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
 547                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
 548
 549                         /* Remove the quota reservation */
 550                         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(NULL, ip,
 551                                         -(long)del.br_blockcount, 0,
 552                                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
 553                         if (error)
 554                                 break;
 555                 } else {
 556                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
 557                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
 558                 }
 559 next_extent:
 560                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
 561                         break;
 562         }
 563
 564         /* clear tag if cow fork is emptied */
 565         if (!ifp->if_bytes)
 566                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
 567         return error;
 568 }
 569
 570 /*
 571  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
 572  *
 573  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
 574  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
 575  */
 576 int
 577 xfs_reflink_cancel_cow_range(
 578         struct xfs_inode        *ip,
 579         xfs_off_t               offset,
 580         xfs_off_t               count,
 581         bool                    cancel_real)
 582 {
 583         struct xfs_trans        *tp;
 584         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
 585         xfs_fileoff_t           end_fsb;
 586         int                     error;
 587
 588         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
 589         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
 590
 591         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
 592         if (count == NULLFILEOFF)
 593                 end_fsb = NULLFILEOFF;
 594         else
 595                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
 596
 597         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
 598         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
 599                         0, 0, XFS_TRANS_NOFS, &tp);
 600         if (error)
 601                 goto out;
 602
 603         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 604         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 605
 606         /* Scrape out the old CoW reservations */
 607         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
 608                         cancel_real);
 609         if (error)
 610                 goto out_cancel;
 611
 612         error = xfs_trans_commit(tp);
 613
 614         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 615         return error;
 616
 617 out_cancel:
 618         xfs_trans_cancel(tp);
 619         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 620 out:
 621         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
 622         return error;
 623 }
 624
 625 /*
 626  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
 627  */
 628 int
 629 xfs_reflink_end_cow(
 630         struct xfs_inode                *ip,
 631         xfs_off_t                       offset,
 632         xfs_off_t                       count)
 633 {
 634         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 635         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
 636         struct xfs_trans                *tp;
 637         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
 638         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
 639         int                             error;
 640         unsigned int                    resblks;
 641         xfs_filblks_t                   rlen;
 642         struct xfs_iext_cursor          icur;
 643
 644         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
 645
 646         /* No COW extents?  That's easy! */
 647         if (ifp->if_bytes == 0)
 648                 return 0;
 649
 650         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
 651         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
 652
 653         /*
 654          * Start a rolling transaction to switch the mappings.  We're
 655          * unlikely ever to have to remap 16T worth of single-block
 656          * extents, so just cap the worst case extent count to 2^32-1.
 657          * Stick a warning in just in case, and avoid 64-bit division.
 658          */
 659         BUILD_BUG_ON(MAX_RW_COUNT > UINT_MAX);
 660         if (end_fsb - offset_fsb > UINT_MAX) {
 661                 error = -EFSCORRUPTED;
 662                 xfs_force_shutdown(ip->i_mount, SHUTDOWN_CORRUPT_INCORE);
 663                 ASSERT(0);
 664                 goto out;
 665         }
 666         resblks = XFS_NEXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount,
 667                         (unsigned int)(end_fsb - offset_fsb),
 668                         XFS_DATA_FORK);
 669         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
 670                         resblks, 0, XFS_TRANS_RESERVE | XFS_TRANS_NOFS, &tp);
 671         if (error)
 672                 goto out;
 673
 674         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 675         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 676
 677         /*
 678          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
 679          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
 680          * case we are done.
 681          */
 682         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
 683                 goto out_cancel;
 684
 685         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
 686         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
 687                 del = got;
 688                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
 689
 690                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
 691                 if (!del.br_blockcount)
 692                         goto prev_extent;
 693
 694                 /*
 695                  * Only remap real extent that contain data.  With AIO
 696                  * speculatively preallocations can leak into the range we
 697                  * are called upon, and we need to skip them.
 698                  */
 699                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&got))
 700                         goto prev_extent;
 701
 702                 /* Unmap the old blocks in the data fork. */
 703                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
 704                 rlen = del.br_blockcount;
 705                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, del.br_startoff, &rlen, 0, 1);
 706                 if (error)
 707                         goto out_cancel;
 708
 709                 /* Trim the extent to whatever got unmapped. */
 710                 if (rlen) {
 711                         xfs_trim_extent(&del, del.br_startoff + rlen,
 712                                 del.br_blockcount - rlen);
 713                 }
 714                 trace_xfs_reflink_cow_remap(ip, &del);
 715
 716                 /* Free the CoW orphan record. */
 717                 error = xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock,
 718                                 del.br_blockcount);
 719                 if (error)
 720                         goto out_cancel;
 721
 722                 /* Map the new blocks into the data fork. */
 723                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
 724                 if (error)
 725                         goto out_cancel;
 726
 727                 /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
 728                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
 729                                 (long)del.br_blockcount);
 730
 731                 /* Remove the mapping from the CoW fork. */
 732                 xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
 733
 734                 error = xfs_defer_finish(&tp);
 735                 if (error)
 736                         goto out_cancel;
 737                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
 738                         break;
 739                 continue;
 740 prev_extent:
 741                 if (!xfs_iext_prev_extent(ifp, &icur, &got))
 742                         break;
 743         }
 744
 745         error = xfs_trans_commit(tp);
 746         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 747         if (error)
 748                 goto out;
 749         return 0;
 750
 751 out_cancel:
 752         xfs_trans_cancel(tp);
 753         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 754 out:
 755         trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
 756         return error;
 757 }
 758
 759 /*
 760  * Free leftover CoW reservations that didn't get cleaned out.
 761  */
 762 int
 763 xfs_reflink_recover_cow(
 764         struct xfs_mount        *mp)
 765 {
 766         xfs_agnumber_t          agno;
 767         int                     error = 0;
 768
 769         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
 770                 return 0;
 771
 772         for (agno = 0; agno < mp->m_sb.sb_agcount; agno++) {
 773                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, agno);
 774                 if (error)
 775                         break;
 776         }
 777
 778         return error;
 779 }
 780
 781 /*
 782  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
 783  *
 784  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
 785  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
 786  *
 787  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
 788  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
 789  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
 790  *
 791  * While the length of drange is greater than zero,
 792  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
 793  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
 794  *      with zero length.
 795  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
 796  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
 797  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
 798  *      offset (drange start).
 799  *    - If imap points to a real range of pblks,
 800  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
 801  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
 802  *           (drange start + imap start - srange start)
 803  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
 804  *
 805  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
 806  * on-disk file sizes.
 807  *
 808  * ASCII Art Demonstration:
 809  *
 810  * Let's say we want to reflink this source file:
 811  *
 812  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
 813  *   <-------------------->
 814  *
 815  * into this destination file:
 816  *
 817  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
 818  *        <-------------------->
 819  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
 820  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
 821  *
 822  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
 823  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
 824  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
 825  *
 826  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 827  *   <------->
 828  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
 829  *        <------->
 830  *
 831  * Now remap the source extent into the destination file:
 832  *
 833  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 834  *   <------->
 835  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
 836  *        <------->
 837  *
 838  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
 839  * unmap range don't affect our operation.
 840  *
 841  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 842  *            <---->
 843  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
 844  *                 <---->
 845  *
 846  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
 847  * size of the destination file.
 848  *
 849  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 850  *                  <----->
 851  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
 852  *                       <----->
 853  *
 854  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
 855  */
 856
 857 /*
 858  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
 859  */
 860 STATIC int
 861 xfs_reflink_set_inode_flag(
 862         struct xfs_inode        *src,
 863         struct xfs_inode        *dest)
 864 {
 865         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
 866         int                     error;
 867         struct xfs_trans        *tp;
 868
 869         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
 870                 return 0;
 871
 872         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
 873         if (error)
 874                 goto out_error;
 875
 876         /* Lock both files against IO */
 877         if (src->i_ino == dest->i_ino)
 878                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
 879         else
 880                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 881
 882         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
 883                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
 884                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
 885                 src->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
 886                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
 887                 xfs_ifork_init_cow(src);
 888         } else
 889                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
 890
 891         if (src->i_ino == dest->i_ino)
 892                 goto commit_flags;
 893
 894         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
 895                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
 896                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 897                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
 898                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
 899                 xfs_ifork_init_cow(dest);
 900         } else
 901                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 902
 903 commit_flags:
 904         error = xfs_trans_commit(tp);
 905         if (error)
 906                 goto out_error;
 907         return error;
 908
 909 out_error:
 910         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
 911         return error;
 912 }
 913
 914 /*
 915  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
 916  */
 917 int
 918 xfs_reflink_update_dest(
 919         struct xfs_inode        *dest,
 920         xfs_off_t               newlen,
 921         xfs_extlen_t            cowextsize,
 922         unsigned int            remap_flags)
 923 {
 924         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
 925         struct xfs_trans        *tp;
 926         int                     error;
 927
 928         if (newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
 929                 return 0;
 930
 931         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
 932         if (error)
 933                 goto out_error;
 934
 935         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 936         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 937
 938         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
 939                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
 940                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
 941                 dest->i_d.di_size = newlen;
 942         }
 943
 944         if (cowextsize) {
 945                 dest->i_d.di_cowextsize = cowextsize;
 946                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
 947         }
 948
 949         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
 950
 951         error = xfs_trans_commit(tp);
 952         if (error)
 953                 goto out_error;
 954         return error;
 955
 956 out_error:
 957         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
 958         return error;
 959 }
 960
 961 /*
 962  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
 963  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
 964  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
 965  * btree reserves.
 966  */
 967 static int
 968 xfs_reflink_ag_has_free_space(
 969         struct xfs_mount        *mp,
 970         xfs_agnumber_t          agno)
 971 {
 972         struct xfs_perag        *pag;
 973         int                     error = 0;
 974
 975         if (!xfs_sb_version_hasrmapbt(&mp->m_sb))
 976                 return 0;
 977
 978         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
 979         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
 980             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
 981                 error = -ENOSPC;
 982         xfs_perag_put(pag);
 983         return error;
 984 }
 985
 986 /*
 987  * Unmap a range of blocks from a file, then map other blocks into the hole.
 988  * The range to unmap is (destoff : destoff + srcioff + irec->br_blockcount).
 989  * The extent irec is mapped into dest at irec->br_startoff.
 990  */
 991 STATIC int
 992 xfs_reflink_remap_extent(
 993         struct xfs_inode        *ip,
 994         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
 995         xfs_fileoff_t           destoff,
 996         xfs_off_t               new_isize)
 997 {
 998         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 999         bool                    real_extent = xfs_bmap_is_real_extent(irec);
1000         struct xfs_trans        *tp;
1001         unsigned int            resblks;
1002         struct xfs_bmbt_irec    uirec;
1003         xfs_filblks_t           rlen;
1004         xfs_filblks_t           unmap_len;
1005         xfs_off_t               newlen;
1006         int                     error;
1007
1008         unmap_len = irec->br_startoff + irec->br_blockcount - destoff;
1009         trace_xfs_reflink_punch_range(ip, destoff, unmap_len);
1010
1011         /* No reflinking if we're low on space */
1012         if (real_extent) {
1013                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1014                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
1015                 if (error)
1016                         goto out;
1017         }
1018
1019         /* Start a rolling transaction to switch the mappings */
1020         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount, XFS_DATA_FORK);
1021         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
1022         if (error)
1023                 goto out;
1024
1025         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1026         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1027
1028         /* If we're not just clearing space, then do we have enough quota? */
1029         if (real_extent) {
1030                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1031                                 irec->br_blockcount, 0, XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
1032                 if (error)
1033                         goto out_cancel;
1034         }
1035
1036         trace_xfs_reflink_remap(ip, irec->br_startoff,
1037                                 irec->br_blockcount, irec->br_startblock);
1038
1039         /* Unmap the old blocks in the data fork. */
1040         rlen = unmap_len;
1041         while (rlen) {
1042                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
1043                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, destoff, &rlen, 0, 1);
1044                 if (error)
1045                         goto out_cancel;
1046
1047                 /*
1048                  * Trim the extent to whatever got unmapped.
1049                  * Remember, bunmapi works backwards.
1050                  */
1051                 uirec.br_startblock = irec->br_startblock + rlen;
1052                 uirec.br_startoff = irec->br_startoff + rlen;
1053                 uirec.br_blockcount = unmap_len - rlen;
1054                 unmap_len = rlen;
1055
1056                 /* If this isn't a real mapping, we're done. */
1057                 if (!real_extent || uirec.br_blockcount == 0)
1058                         goto next_extent;
1059
1060                 trace_xfs_reflink_remap(ip, uirec.br_startoff,
1061                                 uirec.br_blockcount, uirec.br_startblock);
1062
1063                 /* Update the refcount tree */
1064                 error = xfs_refcount_increase_extent(tp, &uirec);
1065                 if (error)
1066                         goto out_cancel;
1067
1068                 /* Map the new blocks into the data fork. */
1069                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &uirec);
1070                 if (error)
1071                         goto out_cancel;
1072
1073                 /* Update quota accounting. */
1074                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
1075                                 uirec.br_blockcount);
1076
1077                 /* Update dest isize if needed. */
1078                 newlen = XFS_FSB_TO_B(mp,
1079                                 uirec.br_startoff + uirec.br_blockcount);
1080                 newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1081                 if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1082                         trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1083                         i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1084                         ip->i_d.di_size = newlen;
1085                         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1086                 }
1087
1088 next_extent:
1089                 /* Process all the deferred stuff. */
1090                 error = xfs_defer_finish(&tp);
1091                 if (error)
1092                         goto out_cancel;
1093         }
1094
1095         error = xfs_trans_commit(tp);
1096         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1097         if (error)
1098                 goto out;
1099         return 0;
1100
1101 out_cancel:
1102         xfs_trans_cancel(tp);
1103         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1104 out:
1105         trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1106         return error;
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Iteratively remap one file's extents (and holes) to another's.
1111  */
1112 int
1113 xfs_reflink_remap_blocks(
1114         struct xfs_inode        *src,
1115         loff_t                  pos_in,
1116         struct xfs_inode        *dest,
1117         loff_t                  pos_out,
1118         loff_t                  remap_len,
1119         loff_t                  *remapped)
1120 {
1121         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1122         xfs_fileoff_t           srcoff;
1123         xfs_fileoff_t           destoff;
1124         xfs_filblks_t           len;
1125         xfs_filblks_t           range_len;
1126         xfs_filblks_t           remapped_len = 0;
1127         xfs_off_t               new_isize = pos_out + remap_len;
1128         int                     nimaps;
1129         int                     error = 0;
1130
1131         destoff = XFS_B_TO_FSBT(src->i_mount, pos_out);
1132         srcoff = XFS_B_TO_FSBT(src->i_mount, pos_in);
1133         len = XFS_B_TO_FSB(src->i_mount, remap_len);
1134
1135         /* drange = (destoff, destoff + len); srange = (srcoff, srcoff + len) */
1136         while (len) {
1137                 uint            lock_mode;
1138
1139                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_loop(src, srcoff, len,
1140                                 dest, destoff);
1141
1142                 /* Read extent from the source file */
1143                 nimaps = 1;
1144                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1145                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1146                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1147                 if (error)
1148                         break;
1149                 ASSERT(nimaps == 1);
1150
1151                 trace_xfs_reflink_remap_imap(src, srcoff, len, XFS_IO_OVERWRITE,
1152                                 &imap);
1153
1154                 /* Translate imap into the destination file. */
1155                 range_len = imap.br_startoff + imap.br_blockcount - srcoff;
1156                 imap.br_startoff += destoff - srcoff;
1157
1158                 /* Clear dest from destoff to the end of imap and map it in. */
1159                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, destoff,
1160                                 new_isize);
1161                 if (error)
1162                         break;
1163
1164                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1165                         error = -EINTR;
1166                         break;
1167                 }
1168
1169                 /* Advance drange/srange */
1170                 srcoff += range_len;
1171                 destoff += range_len;
1172                 len -= range_len;
1173                 remapped_len += range_len;
1174         }
1175
1176         if (error)
1177                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1178         *remapped = min_t(loff_t, remap_len,
1179                           XFS_FSB_TO_B(src->i_mount, remapped_len));
1180         return error;
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Grab the exclusive iolock for a data copy from src to dest, making
1185  * sure to abide vfs locking order (lowest pointer value goes first) and
1186  * breaking the pnfs layout leases on dest before proceeding.  The loop
1187  * is needed because we cannot call the blocking break_layout() with the
1188  * src iolock held, and therefore have to back out both locks.
1189  */
1190 static int
1191 xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(
1192         struct inode            *src,
1193         struct inode            *dest)
1194 {
1195         int                     error;
1196
1197 retry:
1198         if (src < dest) {
1199                 inode_lock_shared(src);
1200                 inode_lock_nested(dest, I_MUTEX_NONDIR2);
1201         } else {
1202                 /* src >= dest */
1203                 inode_lock(dest);
1204         }
1205
1206         error = break_layout(dest, false);
1207         if (error == -EWOULDBLOCK) {
1208                 inode_unlock(dest);
1209                 if (src < dest)
1210                         inode_unlock_shared(src);
1211                 error = break_layout(dest, true);
1212                 if (error)
1213                         return error;
1214                 goto retry;
1215         }
1216         if (error) {
1217                 inode_unlock(dest);
1218                 if (src < dest)
1219                         inode_unlock_shared(src);
1220                 return error;
1221         }
1222         if (src > dest)
1223                 inode_lock_shared_nested(src, I_MUTEX_NONDIR2);
1224         return 0;
1225 }
1226
1227 /* Unlock both inodes after they've been prepped for a range clone. */
1228 void
1229 xfs_reflink_remap_unlock(
1230         struct file             *file_in,
1231         struct file             *file_out)
1232 {
1233         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1234         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1235         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1236         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1237         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1238
1239         xfs_iunlock(dest, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1240         if (!same_inode)
1241                 xfs_iunlock(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1242         inode_unlock(inode_out);
1243         if (!same_inode)
1244                 inode_unlock_shared(inode_in);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1249  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1250  * and the destination file offset.
1251  */
1252 static int
1253 xfs_reflink_zero_posteof(
1254         struct xfs_inode        *ip,
1255         loff_t                  pos)
1256 {
1257         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1258
1259         if (pos <= isize)
1260                 return 0;
1261
1262         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1263         return iomap_zero_range(VFS_I(ip), isize, pos - isize, NULL,
1264                         &xfs_iomap_ops);
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1269  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1270  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1271  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1272  *
1273  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1274  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1275  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1276  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1277  *
1278  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1279  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1280  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1281  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1282  * file EOF in the destination file.
1283  *
1284  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1285  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1286  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1287  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1288  * tradeoff for simplicity on implementation.
1289  *
1290  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1291  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1292  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1293  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1294  * -EINVAL in this case.
1295  */
1296 int
1297 xfs_reflink_remap_prep(
1298         struct file             *file_in,
1299         loff_t                  pos_in,
1300         struct file             *file_out,
1301         loff_t                  pos_out,
1302         loff_t                  *len,
1303         unsigned int            remap_flags)
1304 {
1305         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1306         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1307         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1308         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1309         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1310         ssize_t                 ret;
1311
1312         /* Lock both files against IO */
1313         ret = xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(inode_in, inode_out);
1314         if (ret)
1315                 return ret;
1316         if (same_inode)
1317                 xfs_ilock(src, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1318         else
1319                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED, dest,
1320                                 XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1321
1322         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1323         ret = -EINVAL;
1324         /* Don't reflink realtime inodes */
1325         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1326                 goto out_unlock;
1327
1328         /* Don't share DAX file data for now. */
1329         if (IS_DAX(inode_in) || IS_DAX(inode_out))
1330                 goto out_unlock;
1331
1332         ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1333                         len, remap_flags);
1334         if (ret < 0 || *len == 0)
1335                 goto out_unlock;
1336
1337         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1338         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1339         if (ret)
1340                 goto out_unlock;
1341
1342         /*
1343          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1344          * file.
1345          */
1346         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1347         if (ret)
1348                 goto out_unlock;
1349
1350         /* Set flags and remap blocks. */
1351         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1352         if (ret)
1353                 goto out_unlock;
1354
1355         /*
1356          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1357          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1358          * from EOF to the end of the copy length.
1359          */
1360         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1361                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1362                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1363         } else {
1364                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1365         }
1366         if (ret)
1367                 goto out_unlock;
1368
1369         return 1;
1370 out_unlock:
1371         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1372         return ret;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * The user wants to preemptively CoW all shared blocks in this file,
1377  * which enables us to turn off the reflink flag.  Iterate all
1378  * extents which are not prealloc/delalloc to see which ranges are
1379  * mentioned in the refcount tree, then read those blocks into the
1380  * pagecache, dirty them, fsync them back out, and then we can update
1381  * the inode flag.  What happens if we run out of memory? :)
1382  */
1383 STATIC int
1384 xfs_reflink_dirty_extents(
1385         struct xfs_inode        *ip,
1386         xfs_fileoff_t           fbno,
1387         xfs_filblks_t           end,
1388         xfs_off_t               isize)
1389 {
1390         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1391         xfs_agnumber_t          agno;
1392         xfs_agblock_t           agbno;
1393         xfs_extlen_t            aglen;
1394         xfs_agblock_t           rbno;
1395         xfs_extlen_t            rlen;
1396         xfs_off_t               fpos;
1397         xfs_off_t               flen;
1398         struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1399         int                     nmaps;
1400         int                     error = 0;
1401
1402         while (end - fbno > 0) {
1403                 nmaps = 1;
1404                 /*
1405                  * Look for extents in the file.  Skip holes, delalloc, or
1406                  * unwritten extents; they can't be reflinked.
1407                  */
1408                 error = xfs_bmapi_read(ip, fbno, end - fbno, map, &nmaps, 0);
1409                 if (error)
1410                         goto out;
1411                 if (nmaps == 0)
1412                         break;
1413                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&map[0]))
1414                         goto next;
1415
1416                 map[1] = map[0];
1417                 while (map[1].br_blockcount) {
1418                         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, map[1].br_startblock);
1419                         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, map[1].br_startblock);
1420                         aglen = map[1].br_blockcount;
1421
1422                         error = xfs_reflink_find_shared(mp, NULL, agno, agbno,
1423                                         aglen, &rbno, &rlen, true);
1424                         if (error)
1425                                 goto out;
1426                         if (rbno == NULLAGBLOCK)
1427                                 break;
1428
1429                         /* Dirty the pages */
1430                         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1431                         fpos = XFS_FSB_TO_B(mp, map[1].br_startoff +
1432                                         (rbno - agbno));
1433                         flen = XFS_FSB_TO_B(mp, rlen);
1434                         if (fpos + flen > isize)
1435                                 flen = isize - fpos;
1436                         error = iomap_file_dirty(VFS_I(ip), fpos, flen,
1437                                         &xfs_iomap_ops);
1438                         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1439                         if (error)
1440                                 goto out;
1441
1442                         map[1].br_blockcount -= (rbno - agbno + rlen);
1443                         map[1].br_startoff += (rbno - agbno + rlen);
1444                         map[1].br_startblock += (rbno - agbno + rlen);
1445                 }
1446
1447 next:
1448                 fbno = map[0].br_startoff + map[0].br_blockcount;
1449         }
1450 out:
1451         return error;
1452 }
1453
1454 /* Does this inode need the reflink flag? */
1455 int
1456 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1457         struct xfs_trans                *tp,
1458         struct xfs_inode                *ip,
1459         bool                            *has_shared)
1460 {
1461         struct xfs_bmbt_irec            got;
1462         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1463         struct xfs_ifork                *ifp;
1464         xfs_agnumber_t                  agno;
1465         xfs_agblock_t                   agbno;
1466         xfs_extlen_t                    aglen;
1467         xfs_agblock_t                   rbno;
1468         xfs_extlen_t                    rlen;
1469         struct xfs_iext_cursor          icur;
1470         bool                            found;
1471         int                             error;
1472
1473         ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
1474         if (!(ifp->if_flags & XFS_IFEXTENTS)) {
1475                 error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1476                 if (error)
1477                         return error;
1478         }
1479
1480         *has_shared = false;
1481         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1482         while (found) {
1483                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1484                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1485                         goto next;
1486                 agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock);
1487                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1488                 aglen = got.br_blockcount;
1489
1490                 error = xfs_reflink_find_shared(mp, tp, agno, agbno, aglen,
1491                                 &rbno, &rlen, false);
1492                 if (error)
1493                         return error;
1494                 /* Is there still a shared block here? */
1495                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1496                         *has_shared = true;
1497                         return 0;
1498                 }
1499 next:
1500                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1501         }
1502
1503         return 0;
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1508  *
1509  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1510  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1511  */
1512 int
1513 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1514         struct xfs_inode        *ip,
1515         struct xfs_trans        **tpp)
1516 {
1517         bool                    needs_flag;
1518         int                     error = 0;
1519
1520         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1521
1522         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1523         if (error || needs_flag)
1524                 return error;
1525
1526         /*
1527          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1528          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1529          */
1530         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, NULLFILEOFF, true);
1531         if (error)
1532                 return error;
1533
1534         /* Clear the inode flag. */
1535         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1536         ip->i_d.di_flags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1537         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1538         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1539
1540         return error;
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1545  * hasn't changed.
1546  */
1547 STATIC int
1548 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1549         struct xfs_inode        *ip)
1550 {
1551         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1552         struct xfs_trans        *tp;
1553         int                     error = 0;
1554
1555         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1556         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1557         if (error)
1558                 return error;
1559
1560         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1561         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1562
1563         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1564         if (error)
1565                 goto cancel;
1566
1567         error = xfs_trans_commit(tp);
1568         if (error)
1569                 goto out;
1570
1571         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1572         return 0;
1573 cancel:
1574         xfs_trans_cancel(tp);
1575 out:
1576         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1577         return error;
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1582  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1583  */
1584 int
1585 xfs_reflink_unshare(
1586         struct xfs_inode        *ip,
1587         xfs_off_t               offset,
1588         xfs_off_t               len)
1589 {
1590         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1591         xfs_fileoff_t           fbno;
1592         xfs_filblks_t           end;
1593         xfs_off_t               isize;
1594         int                     error;
1595
1596         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1597                 return 0;
1598
1599         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1600
1601         inode_dio_wait(VFS_I(ip));
1602
1603         /* Try to CoW the selected ranges */
1604         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1605         fbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1606         isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1607         end = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + len);
1608         error = xfs_reflink_dirty_extents(ip, fbno, end, isize);
1609         if (error)
1610                 goto out_unlock;
1611         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1612
1613         /* Wait for the IO to finish */
1614         error = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
1615         if (error)
1616                 goto out;
1617
1618         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1619         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1620         if (error)
1621                 goto out;
1622
1623         return 0;
1624
1625 out_unlock:
1626         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1627 out:
1628         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1629         return error;
1630 }