Merge tag 'gpio-v4.21-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linusw...
[linux-2.6-microblaze.git] / 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 part of the CoW fork into the data fork.
627  *
628  * We aim to remap the range starting at @offset_fsb and ending at @end_fsb
629  * into the data fork; this function will remap what it can (at the end of the
630  * range) and update @end_fsb appropriately.  Each remap gets its own
631  * transaction because we can end up merging and splitting bmbt blocks for
632  * every remap operation and we'd like to keep the block reservation
633  * requirements as low as possible.
634  */
635 STATIC int
636 xfs_reflink_end_cow_extent(
637         struct xfs_inode        *ip,
638         xfs_fileoff_t           offset_fsb,
639         xfs_fileoff_t           *end_fsb)
640 {
641         struct xfs_bmbt_irec    got, del;
642         struct xfs_iext_cursor  icur;
643         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
644         struct xfs_trans        *tp;
645         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
646         xfs_filblks_t           rlen;
647         unsigned int            resblks;
648         int                     error;
649
650         /* No COW extents?  That's easy! */
651         if (ifp->if_bytes == 0) {
652                 *end_fsb = offset_fsb;
653                 return 0;
654         }
655
656         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
657         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
658                         XFS_TRANS_RESERVE | XFS_TRANS_NOFS, &tp);
659         if (error)
660                 return error;
661
662         /*
663          * Lock the inode.  We have to ijoin without automatic unlock because
664          * the lead transaction is the refcountbt record deletion; the data
665          * fork update follows as a deferred log item.
666          */
667         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
668         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
669
670         /*
671          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
672          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
673          * case we are done.
674          */
675         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, end_fsb, &icur, &got) ||
676             got.br_startoff + got.br_blockcount <= offset_fsb) {
677                 *end_fsb = offset_fsb;
678                 goto out_cancel;
679         }
680
681         /*
682          * Structure copy @got into @del, then trim @del to the range that we
683          * were asked to remap.  We preserve @got for the eventual CoW fork
684          * deletion; from now on @del represents the mapping that we're
685          * actually remapping.
686          */
687         del = got;
688         xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, *end_fsb - offset_fsb);
689
690         ASSERT(del.br_blockcount > 0);
691
692         /*
693          * Only remap real extents that contain data.  With AIO, speculative
694          * preallocations can leak into the range we are called upon, and we
695          * need to skip them.
696          */
697         if (!xfs_bmap_is_real_extent(&got)) {
698                 *end_fsb = del.br_startoff;
699                 goto out_cancel;
700         }
701
702         /* Unmap the old blocks in the data fork. */
703         rlen = del.br_blockcount;
704         error = __xfs_bunmapi(tp, ip, del.br_startoff, &rlen, 0, 1);
705         if (error)
706                 goto out_cancel;
707
708         /* Trim the extent to whatever got unmapped. */
709         xfs_trim_extent(&del, del.br_startoff + rlen, del.br_blockcount - rlen);
710         trace_xfs_reflink_cow_remap(ip, &del);
711
712         /* Free the CoW orphan record. */
713         error = xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock,
714                         del.br_blockcount);
715         if (error)
716                 goto out_cancel;
717
718         /* Map the new blocks into the data fork. */
719         error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
720         if (error)
721                 goto out_cancel;
722
723         /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
724         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
725                         (long)del.br_blockcount);
726
727         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
728         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
729
730         error = xfs_trans_commit(tp);
731         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
732         if (error)
733                 return error;
734
735         /* Update the caller about how much progress we made. */
736         *end_fsb = del.br_startoff;
737         return 0;
738
739 out_cancel:
740         xfs_trans_cancel(tp);
741         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
742         return error;
743 }
744
745 /*
746  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
747  */
748 int
749 xfs_reflink_end_cow(
750         struct xfs_inode                *ip,
751         xfs_off_t                       offset,
752         xfs_off_t                       count)
753 {
754         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
755         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
756         int                             error = 0;
757
758         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
759
760         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
761         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
762
763         /*
764          * Walk backwards until we're out of the I/O range.  The loop function
765          * repeatedly cycles the ILOCK to allocate one transaction per remapped
766          * extent.
767          *
768          * If we're being called by writeback then the the pages will still
769          * have PageWriteback set, which prevents races with reflink remapping
770          * and truncate.  Reflink remapping prevents races with writeback by
771          * taking the iolock and mmaplock before flushing the pages and
772          * remapping, which means there won't be any further writeback or page
773          * cache dirtying until the reflink completes.
774          *
775          * We should never have two threads issuing writeback for the same file
776          * region.  There are also have post-eof checks in the writeback
777          * preparation code so that we don't bother writing out pages that are
778          * about to be truncated.
779          *
780          * If we're being called as part of directio write completion, the dio
781          * count is still elevated, which reflink and truncate will wait for.
782          * Reflink remapping takes the iolock and mmaplock and waits for
783          * pending dio to finish, which should prevent any directio until the
784          * remap completes.  Multiple concurrent directio writes to the same
785          * region are handled by end_cow processing only occurring for the
786          * threads which succeed; the outcome of multiple overlapping direct
787          * writes is not well defined anyway.
788          *
789          * It's possible that a buffered write and a direct write could collide
790          * here (the buffered write stumbles in after the dio flushes and
791          * invalidates the page cache and immediately queues writeback), but we
792          * have never supported this 100%.  If either disk write succeeds the
793          * blocks will be remapped.
794          */
795         while (end_fsb > offset_fsb && !error)
796                 error = xfs_reflink_end_cow_extent(ip, offset_fsb, &end_fsb);
797
798         if (error)
799                 trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
800         return error;
801 }
802
803 /*
804  * Free leftover CoW reservations that didn't get cleaned out.
805  */
806 int
807 xfs_reflink_recover_cow(
808         struct xfs_mount        *mp)
809 {
810         xfs_agnumber_t          agno;
811         int                     error = 0;
812
813         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
814                 return 0;
815
816         for (agno = 0; agno < mp->m_sb.sb_agcount; agno++) {
817                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, agno);
818                 if (error)
819                         break;
820         }
821
822         return error;
823 }
824
825 /*
826  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
827  *
828  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
829  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
830  *
831  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
832  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
833  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
834  *
835  * While the length of drange is greater than zero,
836  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
837  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
838  *      with zero length.
839  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
840  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
841  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
842  *      offset (drange start).
843  *    - If imap points to a real range of pblks,
844  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
845  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
846  *           (drange start + imap start - srange start)
847  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
848  *
849  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
850  * on-disk file sizes.
851  *
852  * ASCII Art Demonstration:
853  *
854  * Let's say we want to reflink this source file:
855  *
856  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
857  *   <-------------------->
858  *
859  * into this destination file:
860  *
861  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
862  *        <-------------------->
863  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
864  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
865  *
866  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
867  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
868  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
869  *
870  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
871  *   <------->
872  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
873  *        <------->
874  *
875  * Now remap the source extent into the destination file:
876  *
877  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
878  *   <------->
879  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
880  *        <------->
881  *
882  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
883  * unmap range don't affect our operation.
884  *
885  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
886  *            <---->
887  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
888  *                 <---->
889  *
890  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
891  * size of the destination file.
892  *
893  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
894  *                  <----->
895  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
896  *                       <----->
897  *
898  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
899  */
900
901 /*
902  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
903  */
904 STATIC int
905 xfs_reflink_set_inode_flag(
906         struct xfs_inode        *src,
907         struct xfs_inode        *dest)
908 {
909         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
910         int                     error;
911         struct xfs_trans        *tp;
912
913         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
914                 return 0;
915
916         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
917         if (error)
918                 goto out_error;
919
920         /* Lock both files against IO */
921         if (src->i_ino == dest->i_ino)
922                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
923         else
924                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
925
926         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
927                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
928                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
929                 src->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
930                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
931                 xfs_ifork_init_cow(src);
932         } else
933                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
934
935         if (src->i_ino == dest->i_ino)
936                 goto commit_flags;
937
938         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
939                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
940                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
941                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
942                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
943                 xfs_ifork_init_cow(dest);
944         } else
945                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
946
947 commit_flags:
948         error = xfs_trans_commit(tp);
949         if (error)
950                 goto out_error;
951         return error;
952
953 out_error:
954         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
955         return error;
956 }
957
958 /*
959  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
960  */
961 int
962 xfs_reflink_update_dest(
963         struct xfs_inode        *dest,
964         xfs_off_t               newlen,
965         xfs_extlen_t            cowextsize,
966         unsigned int            remap_flags)
967 {
968         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
969         struct xfs_trans        *tp;
970         int                     error;
971
972         if (newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
973                 return 0;
974
975         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
976         if (error)
977                 goto out_error;
978
979         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
980         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
981
982         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
983                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
984                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
985                 dest->i_d.di_size = newlen;
986         }
987
988         if (cowextsize) {
989                 dest->i_d.di_cowextsize = cowextsize;
990                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
991         }
992
993         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
994
995         error = xfs_trans_commit(tp);
996         if (error)
997                 goto out_error;
998         return error;
999
1000 out_error:
1001         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
1002         return error;
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
1007  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
1008  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
1009  * btree reserves.
1010  */
1011 static int
1012 xfs_reflink_ag_has_free_space(
1013         struct xfs_mount        *mp,
1014         xfs_agnumber_t          agno)
1015 {
1016         struct xfs_perag        *pag;
1017         int                     error = 0;
1018
1019         if (!xfs_sb_version_hasrmapbt(&mp->m_sb))
1020                 return 0;
1021
1022         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
1023         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
1024             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
1025                 error = -ENOSPC;
1026         xfs_perag_put(pag);
1027         return error;
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Unmap a range of blocks from a file, then map other blocks into the hole.
1032  * The range to unmap is (destoff : destoff + srcioff + irec->br_blockcount).
1033  * The extent irec is mapped into dest at irec->br_startoff.
1034  */
1035 STATIC int
1036 xfs_reflink_remap_extent(
1037         struct xfs_inode        *ip,
1038         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
1039         xfs_fileoff_t           destoff,
1040         xfs_off_t               new_isize)
1041 {
1042         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1043         bool                    real_extent = xfs_bmap_is_real_extent(irec);
1044         struct xfs_trans        *tp;
1045         unsigned int            resblks;
1046         struct xfs_bmbt_irec    uirec;
1047         xfs_filblks_t           rlen;
1048         xfs_filblks_t           unmap_len;
1049         xfs_off_t               newlen;
1050         int                     error;
1051
1052         unmap_len = irec->br_startoff + irec->br_blockcount - destoff;
1053         trace_xfs_reflink_punch_range(ip, destoff, unmap_len);
1054
1055         /* No reflinking if we're low on space */
1056         if (real_extent) {
1057                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1058                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
1059                 if (error)
1060                         goto out;
1061         }
1062
1063         /* Start a rolling transaction to switch the mappings */
1064         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount, XFS_DATA_FORK);
1065         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
1066         if (error)
1067                 goto out;
1068
1069         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1070         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1071
1072         /* If we're not just clearing space, then do we have enough quota? */
1073         if (real_extent) {
1074                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1075                                 irec->br_blockcount, 0, XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
1076                 if (error)
1077                         goto out_cancel;
1078         }
1079
1080         trace_xfs_reflink_remap(ip, irec->br_startoff,
1081                                 irec->br_blockcount, irec->br_startblock);
1082
1083         /* Unmap the old blocks in the data fork. */
1084         rlen = unmap_len;
1085         while (rlen) {
1086                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
1087                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, destoff, &rlen, 0, 1);
1088                 if (error)
1089                         goto out_cancel;
1090
1091                 /*
1092                  * Trim the extent to whatever got unmapped.
1093                  * Remember, bunmapi works backwards.
1094                  */
1095                 uirec.br_startblock = irec->br_startblock + rlen;
1096                 uirec.br_startoff = irec->br_startoff + rlen;
1097                 uirec.br_blockcount = unmap_len - rlen;
1098                 unmap_len = rlen;
1099
1100                 /* If this isn't a real mapping, we're done. */
1101                 if (!real_extent || uirec.br_blockcount == 0)
1102                         goto next_extent;
1103
1104                 trace_xfs_reflink_remap(ip, uirec.br_startoff,
1105                                 uirec.br_blockcount, uirec.br_startblock);
1106
1107                 /* Update the refcount tree */
1108                 error = xfs_refcount_increase_extent(tp, &uirec);
1109                 if (error)
1110                         goto out_cancel;
1111
1112                 /* Map the new blocks into the data fork. */
1113                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &uirec);
1114                 if (error)
1115                         goto out_cancel;
1116
1117                 /* Update quota accounting. */
1118                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
1119                                 uirec.br_blockcount);
1120
1121                 /* Update dest isize if needed. */
1122                 newlen = XFS_FSB_TO_B(mp,
1123                                 uirec.br_startoff + uirec.br_blockcount);
1124                 newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1125                 if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1126                         trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1127                         i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1128                         ip->i_d.di_size = newlen;
1129                         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1130                 }
1131
1132 next_extent:
1133                 /* Process all the deferred stuff. */
1134                 error = xfs_defer_finish(&tp);
1135                 if (error)
1136                         goto out_cancel;
1137         }
1138
1139         error = xfs_trans_commit(tp);
1140         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1141         if (error)
1142                 goto out;
1143         return 0;
1144
1145 out_cancel:
1146         xfs_trans_cancel(tp);
1147         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1148 out:
1149         trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1150         return error;
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Iteratively remap one file's extents (and holes) to another's.
1155  */
1156 int
1157 xfs_reflink_remap_blocks(
1158         struct xfs_inode        *src,
1159         loff_t                  pos_in,
1160         struct xfs_inode        *dest,
1161         loff_t                  pos_out,
1162         loff_t                  remap_len,
1163         loff_t                  *remapped)
1164 {
1165         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1166         xfs_fileoff_t           srcoff;
1167         xfs_fileoff_t           destoff;
1168         xfs_filblks_t           len;
1169         xfs_filblks_t           range_len;
1170         xfs_filblks_t           remapped_len = 0;
1171         xfs_off_t               new_isize = pos_out + remap_len;
1172         int                     nimaps;
1173         int                     error = 0;
1174
1175         destoff = XFS_B_TO_FSBT(src->i_mount, pos_out);
1176         srcoff = XFS_B_TO_FSBT(src->i_mount, pos_in);
1177         len = XFS_B_TO_FSB(src->i_mount, remap_len);
1178
1179         /* drange = (destoff, destoff + len); srange = (srcoff, srcoff + len) */
1180         while (len) {
1181                 uint            lock_mode;
1182
1183                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_loop(src, srcoff, len,
1184                                 dest, destoff);
1185
1186                 /* Read extent from the source file */
1187                 nimaps = 1;
1188                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1189                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1190                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1191                 if (error)
1192                         break;
1193                 ASSERT(nimaps == 1);
1194
1195                 trace_xfs_reflink_remap_imap(src, srcoff, len, XFS_IO_OVERWRITE,
1196                                 &imap);
1197
1198                 /* Translate imap into the destination file. */
1199                 range_len = imap.br_startoff + imap.br_blockcount - srcoff;
1200                 imap.br_startoff += destoff - srcoff;
1201
1202                 /* Clear dest from destoff to the end of imap and map it in. */
1203                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, destoff,
1204                                 new_isize);
1205                 if (error)
1206                         break;
1207
1208                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1209                         error = -EINTR;
1210                         break;
1211                 }
1212
1213                 /* Advance drange/srange */
1214                 srcoff += range_len;
1215                 destoff += range_len;
1216                 len -= range_len;
1217                 remapped_len += range_len;
1218         }
1219
1220         if (error)
1221                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1222         *remapped = min_t(loff_t, remap_len,
1223                           XFS_FSB_TO_B(src->i_mount, remapped_len));
1224         return error;
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Grab the exclusive iolock for a data copy from src to dest, making
1229  * sure to abide vfs locking order (lowest pointer value goes first) and
1230  * breaking the pnfs layout leases on dest before proceeding.  The loop
1231  * is needed because we cannot call the blocking break_layout() with the
1232  * src iolock held, and therefore have to back out both locks.
1233  */
1234 static int
1235 xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(
1236         struct inode            *src,
1237         struct inode            *dest)
1238 {
1239         int                     error;
1240
1241 retry:
1242         if (src < dest) {
1243                 inode_lock_shared(src);
1244                 inode_lock_nested(dest, I_MUTEX_NONDIR2);
1245         } else {
1246                 /* src >= dest */
1247                 inode_lock(dest);
1248         }
1249
1250         error = break_layout(dest, false);
1251         if (error == -EWOULDBLOCK) {
1252                 inode_unlock(dest);
1253                 if (src < dest)
1254                         inode_unlock_shared(src);
1255                 error = break_layout(dest, true);
1256                 if (error)
1257                         return error;
1258                 goto retry;
1259         }
1260         if (error) {
1261                 inode_unlock(dest);
1262                 if (src < dest)
1263                         inode_unlock_shared(src);
1264                 return error;
1265         }
1266         if (src > dest)
1267                 inode_lock_shared_nested(src, I_MUTEX_NONDIR2);
1268         return 0;
1269 }
1270
1271 /* Unlock both inodes after they've been prepped for a range clone. */
1272 void
1273 xfs_reflink_remap_unlock(
1274         struct file             *file_in,
1275         struct file             *file_out)
1276 {
1277         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1278         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1279         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1280         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1281         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1282
1283         xfs_iunlock(dest, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1284         if (!same_inode)
1285                 xfs_iunlock(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1286         inode_unlock(inode_out);
1287         if (!same_inode)
1288                 inode_unlock_shared(inode_in);
1289 }
1290
1291 /*
1292  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1293  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1294  * and the destination file offset.
1295  */
1296 static int
1297 xfs_reflink_zero_posteof(
1298         struct xfs_inode        *ip,
1299         loff_t                  pos)
1300 {
1301         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1302
1303         if (pos <= isize)
1304                 return 0;
1305
1306         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1307         return iomap_zero_range(VFS_I(ip), isize, pos - isize, NULL,
1308                         &xfs_iomap_ops);
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1313  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1314  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1315  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1316  *
1317  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1318  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1319  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1320  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1321  *
1322  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1323  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1324  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1325  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1326  * file EOF in the destination file.
1327  *
1328  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1329  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1330  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1331  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1332  * tradeoff for simplicity on implementation.
1333  *
1334  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1335  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1336  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1337  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1338  * -EINVAL in this case.
1339  */
1340 int
1341 xfs_reflink_remap_prep(
1342         struct file             *file_in,
1343         loff_t                  pos_in,
1344         struct file             *file_out,
1345         loff_t                  pos_out,
1346         loff_t                  *len,
1347         unsigned int            remap_flags)
1348 {
1349         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1350         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1351         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1352         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1353         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1354         ssize_t                 ret;
1355
1356         /* Lock both files against IO */
1357         ret = xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(inode_in, inode_out);
1358         if (ret)
1359                 return ret;
1360         if (same_inode)
1361                 xfs_ilock(src, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1362         else
1363                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED, dest,
1364                                 XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1365
1366         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1367         ret = -EINVAL;
1368         /* Don't reflink realtime inodes */
1369         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1370                 goto out_unlock;
1371
1372         /* Don't share DAX file data for now. */
1373         if (IS_DAX(inode_in) || IS_DAX(inode_out))
1374                 goto out_unlock;
1375
1376         ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1377                         len, remap_flags);
1378         if (ret < 0 || *len == 0)
1379                 goto out_unlock;
1380
1381         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1382         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1383         if (ret)
1384                 goto out_unlock;
1385
1386         /*
1387          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1388          * file.
1389          */
1390         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1391         if (ret)
1392                 goto out_unlock;
1393
1394         /* Set flags and remap blocks. */
1395         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1396         if (ret)
1397                 goto out_unlock;
1398
1399         /*
1400          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1401          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1402          * from EOF to the end of the copy length.
1403          */
1404         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1405                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1406                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1407         } else {
1408                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1409         }
1410         if (ret)
1411                 goto out_unlock;
1412
1413         return 1;
1414 out_unlock:
1415         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1416         return ret;
1417 }
1418
1419 /*
1420  * The user wants to preemptively CoW all shared blocks in this file,
1421  * which enables us to turn off the reflink flag.  Iterate all
1422  * extents which are not prealloc/delalloc to see which ranges are
1423  * mentioned in the refcount tree, then read those blocks into the
1424  * pagecache, dirty them, fsync them back out, and then we can update
1425  * the inode flag.  What happens if we run out of memory? :)
1426  */
1427 STATIC int
1428 xfs_reflink_dirty_extents(
1429         struct xfs_inode        *ip,
1430         xfs_fileoff_t           fbno,
1431         xfs_filblks_t           end,
1432         xfs_off_t               isize)
1433 {
1434         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1435         xfs_agnumber_t          agno;
1436         xfs_agblock_t           agbno;
1437         xfs_extlen_t            aglen;
1438         xfs_agblock_t           rbno;
1439         xfs_extlen_t            rlen;
1440         xfs_off_t               fpos;
1441         xfs_off_t               flen;
1442         struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1443         int                     nmaps;
1444         int                     error = 0;
1445
1446         while (end - fbno > 0) {
1447                 nmaps = 1;
1448                 /*
1449                  * Look for extents in the file.  Skip holes, delalloc, or
1450                  * unwritten extents; they can't be reflinked.
1451                  */
1452                 error = xfs_bmapi_read(ip, fbno, end - fbno, map, &nmaps, 0);
1453                 if (error)
1454                         goto out;
1455                 if (nmaps == 0)
1456                         break;
1457                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&map[0]))
1458                         goto next;
1459
1460                 map[1] = map[0];
1461                 while (map[1].br_blockcount) {
1462                         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, map[1].br_startblock);
1463                         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, map[1].br_startblock);
1464                         aglen = map[1].br_blockcount;
1465
1466                         error = xfs_reflink_find_shared(mp, NULL, agno, agbno,
1467                                         aglen, &rbno, &rlen, true);
1468                         if (error)
1469                                 goto out;
1470                         if (rbno == NULLAGBLOCK)
1471                                 break;
1472
1473                         /* Dirty the pages */
1474                         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1475                         fpos = XFS_FSB_TO_B(mp, map[1].br_startoff +
1476                                         (rbno - agbno));
1477                         flen = XFS_FSB_TO_B(mp, rlen);
1478                         if (fpos + flen > isize)
1479                                 flen = isize - fpos;
1480                         error = iomap_file_dirty(VFS_I(ip), fpos, flen,
1481                                         &xfs_iomap_ops);
1482                         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1483                         if (error)
1484                                 goto out;
1485
1486                         map[1].br_blockcount -= (rbno - agbno + rlen);
1487                         map[1].br_startoff += (rbno - agbno + rlen);
1488                         map[1].br_startblock += (rbno - agbno + rlen);
1489                 }
1490
1491 next:
1492                 fbno = map[0].br_startoff + map[0].br_blockcount;
1493         }
1494 out:
1495         return error;
1496 }
1497
1498 /* Does this inode need the reflink flag? */
1499 int
1500 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1501         struct xfs_trans                *tp,
1502         struct xfs_inode                *ip,
1503         bool                            *has_shared)
1504 {
1505         struct xfs_bmbt_irec            got;
1506         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1507         struct xfs_ifork                *ifp;
1508         xfs_agnumber_t                  agno;
1509         xfs_agblock_t                   agbno;
1510         xfs_extlen_t                    aglen;
1511         xfs_agblock_t                   rbno;
1512         xfs_extlen_t                    rlen;
1513         struct xfs_iext_cursor          icur;
1514         bool                            found;
1515         int                             error;
1516
1517         ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
1518         if (!(ifp->if_flags & XFS_IFEXTENTS)) {
1519                 error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1520                 if (error)
1521                         return error;
1522         }
1523
1524         *has_shared = false;
1525         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1526         while (found) {
1527                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1528                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1529                         goto next;
1530                 agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock);
1531                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1532                 aglen = got.br_blockcount;
1533
1534                 error = xfs_reflink_find_shared(mp, tp, agno, agbno, aglen,
1535                                 &rbno, &rlen, false);
1536                 if (error)
1537                         return error;
1538                 /* Is there still a shared block here? */
1539                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1540                         *has_shared = true;
1541                         return 0;
1542                 }
1543 next:
1544                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1545         }
1546
1547         return 0;
1548 }
1549
1550 /*
1551  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1552  *
1553  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1554  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1555  */
1556 int
1557 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1558         struct xfs_inode        *ip,
1559         struct xfs_trans        **tpp)
1560 {
1561         bool                    needs_flag;
1562         int                     error = 0;
1563
1564         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1565
1566         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1567         if (error || needs_flag)
1568                 return error;
1569
1570         /*
1571          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1572          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1573          */
1574         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, NULLFILEOFF, true);
1575         if (error)
1576                 return error;
1577
1578         /* Clear the inode flag. */
1579         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1580         ip->i_d.di_flags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1581         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1582         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1583
1584         return error;
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1589  * hasn't changed.
1590  */
1591 STATIC int
1592 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1593         struct xfs_inode        *ip)
1594 {
1595         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1596         struct xfs_trans        *tp;
1597         int                     error = 0;
1598
1599         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1600         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1601         if (error)
1602                 return error;
1603
1604         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1605         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1606
1607         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1608         if (error)
1609                 goto cancel;
1610
1611         error = xfs_trans_commit(tp);
1612         if (error)
1613                 goto out;
1614
1615         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1616         return 0;
1617 cancel:
1618         xfs_trans_cancel(tp);
1619 out:
1620         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1621         return error;
1622 }
1623
1624 /*
1625  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1626  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1627  */
1628 int
1629 xfs_reflink_unshare(
1630         struct xfs_inode        *ip,
1631         xfs_off_t               offset,
1632         xfs_off_t               len)
1633 {
1634         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1635         xfs_fileoff_t           fbno;
1636         xfs_filblks_t           end;
1637         xfs_off_t               isize;
1638         int                     error;
1639
1640         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1641                 return 0;
1642
1643         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1644
1645         inode_dio_wait(VFS_I(ip));
1646
1647         /* Try to CoW the selected ranges */
1648         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1649         fbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1650         isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1651         end = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + len);
1652         error = xfs_reflink_dirty_extents(ip, fbno, end, isize);
1653         if (error)
1654                 goto out_unlock;
1655         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1656
1657         /* Wait for the IO to finish */
1658         error = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
1659         if (error)
1660                 goto out;
1661
1662         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1663         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1664         if (error)
1665                 goto out;
1666
1667         return 0;
1668
1669 out_unlock:
1670         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1671 out:
1672         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1673         return error;
1674 }