fs/xfs/xfs_reflink.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
   9  * of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it would be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write the Free Software Foundation,
  18  * Inc.,  51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  19  */
  20 #include "xfs.h"
  21 #include "xfs_fs.h"
  22 #include "xfs_shared.h"
  23 #include "xfs_format.h"
  24 #include "xfs_log_format.h"
  25 #include "xfs_trans_resv.h"
  26 #include "xfs_mount.h"
  27 #include "xfs_defer.h"
  28 #include "xfs_da_format.h"
  29 #include "xfs_da_btree.h"
  30 #include "xfs_inode.h"
  31 #include "xfs_trans.h"
  32 #include "xfs_inode_item.h"
  33 #include "xfs_bmap.h"
  34 #include "xfs_bmap_util.h"
  35 #include "xfs_error.h"
  36 #include "xfs_dir2.h"
  37 #include "xfs_dir2_priv.h"
  38 #include "xfs_ioctl.h"
  39 #include "xfs_trace.h"
  40 #include "xfs_log.h"
  41 #include "xfs_icache.h"
  42 #include "xfs_pnfs.h"
  43 #include "xfs_btree.h"
  44 #include "xfs_refcount_btree.h"
  45 #include "xfs_refcount.h"
  46 #include "xfs_bmap_btree.h"
  47 #include "xfs_trans_space.h"
  48 #include "xfs_bit.h"
  49 #include "xfs_alloc.h"
  50 #include "xfs_quota_defs.h"
  51 #include "xfs_quota.h"
  52 #include "xfs_btree.h"
  53 #include "xfs_bmap_btree.h"
  54 #include "xfs_reflink.h"
  55 #include "xfs_iomap.h"
  56 #include "xfs_rmap_btree.h"
  57 #include "xfs_sb.h"
  58 #include "xfs_ag_resv.h"
  59
  60 /*
  61  * Copy on Write of Shared Blocks
  62  *
  63  * XFS must preserve "the usual" file semantics even when two files share
  64  * the same physical blocks.  This means that a write to one file must not
  65  * alter the blocks in a different file; the way that we'll do that is
  66  * through the use of a copy-on-write mechanism.  At a high level, that
  67  * means that when we want to write to a shared block, we allocate a new
  68  * block, write the data to the new block, and if that succeeds we map the
  69  * new block into the file.
  70  *
  71  * XFS provides a "delayed allocation" mechanism that defers the allocation
  72  * of disk blocks to dirty-but-not-yet-mapped file blocks as long as
  73  * possible.  This reduces fragmentation by enabling the filesystem to ask
  74  * for bigger chunks less often, which is exactly what we want for CoW.
  75  *
  76  * The delalloc mechanism begins when the kernel wants to make a block
  77  * writable (write_begin or page_mkwrite).  If the offset is not mapped, we
  78  * create a delalloc mapping, which is a regular in-core extent, but without
  79  * a real startblock.  (For delalloc mappings, the startblock encodes both
  80  * a flag that this is a delalloc mapping, and a worst-case estimate of how
  81  * many blocks might be required to put the mapping into the BMBT.)  delalloc
  82  * mappings are a reservation against the free space in the filesystem;
  83  * adjacent mappings can also be combined into fewer larger mappings.
  84  *
  85  * As an optimization, the CoW extent size hint (cowextsz) creates
  86  * outsized aligned delalloc reservations in the hope of landing out of
  87  * order nearby CoW writes in a single extent on disk, thereby reducing
  88  * fragmentation and improving future performance.
  89  *
  90  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR--- (data fork)
  91  * C: ------DDDDDDD--------- (CoW fork)
  92  *
  93  * When dirty pages are being written out (typically in writepage), the
  94  * delalloc reservations are converted into unwritten mappings by
  95  * allocating blocks and replacing the delalloc mapping with real ones.
  96  * A delalloc mapping can be replaced by several unwritten ones if the
  97  * free space is fragmented.
  98  *
  99  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
 100  * C: ------UUUUUUU---------
 101  *
 102  * We want to adapt the delalloc mechanism for copy-on-write, since the
 103  * write paths are similar.  The first two steps (creating the reservation
 104  * and allocating the blocks) are exactly the same as delalloc except that
 105  * the mappings must be stored in a separate CoW fork because we do not want
 106  * to disturb the mapping in the data fork until we're sure that the write
 107  * succeeded.  IO completion in this case is the process of removing the old
 108  * mapping from the data fork and moving the new mapping from the CoW fork to
 109  * the data fork.  This will be discussed shortly.
 110  *
 111  * For now, unaligned directio writes will be bounced back to the page cache.
 112  * Block-aligned directio writes will use the same mechanism as buffered
 113  * writes.
 114  *
 115  * Just prior to submitting the actual disk write requests, we convert
 116  * the extents representing the range of the file actually being written
 117  * (as opposed to extra pieces created for the cowextsize hint) to real
 118  * extents.  This will become important in the next step:
 119  *
 120  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
 121  * C: ------UUrrUUU---------
 122  *
 123  * CoW remapping must be done after the data block write completes,
 124  * because we don't want to destroy the old data fork map until we're sure
 125  * the new block has been written.  Since the new mappings are kept in a
 126  * separate fork, we can simply iterate these mappings to find the ones
 127  * that cover the file blocks that we just CoW'd.  For each extent, simply
 128  * unmap the corresponding range in the data fork, map the new range into
 129  * the data fork, and remove the extent from the CoW fork.  Because of
 130  * the presence of the cowextsize hint, however, we must be careful
 131  * only to remap the blocks that we've actually written out --  we must
 132  * never remap delalloc reservations nor CoW staging blocks that have
 133  * yet to be written.  This corresponds exactly to the real extents in
 134  * the CoW fork:
 135  *
 136  * D: --RRRRRRrrSRRRRRRRR---
 137  * C: ------UU--UUU---------
 138  *
 139  * Since the remapping operation can be applied to an arbitrary file
 140  * range, we record the need for the remap step as a flag in the ioend
 141  * instead of declaring a new IO type.  This is required for direct io
 142  * because we only have ioend for the whole dio, and we have to be able to
 143  * remember the presence of unwritten blocks and CoW blocks with a single
 144  * ioend structure.  Better yet, the more ground we can cover with one
 145  * ioend, the better.
 146  */
 147
 148 /*
 149  * Given an AG extent, find the lowest-numbered run of shared blocks
 150  * within that range and return the range in fbno/flen.  If
 151  * find_end_of_shared is true, return the longest contiguous extent of
 152  * shared blocks.  If there are no shared extents, fbno and flen will
 153  * be set to NULLAGBLOCK and 0, respectively.
 154  */
 155 int
 156 xfs_reflink_find_shared(
 157         struct xfs_mount        *mp,
 158         struct xfs_trans        *tp,
 159         xfs_agnumber_t          agno,
 160         xfs_agblock_t           agbno,
 161         xfs_extlen_t            aglen,
 162         xfs_agblock_t           *fbno,
 163         xfs_extlen_t            *flen,
 164         bool                    find_end_of_shared)
 165 {
 166         struct xfs_buf          *agbp;
 167         struct xfs_btree_cur    *cur;
 168         int                     error;
 169
 170         error = xfs_alloc_read_agf(mp, tp, agno, 0, &agbp);
 171         if (error)
 172                 return error;
 173         if (!agbp)
 174                 return -ENOMEM;
 175
 176         cur = xfs_refcountbt_init_cursor(mp, tp, agbp, agno, NULL);
 177
 178         error = xfs_refcount_find_shared(cur, agbno, aglen, fbno, flen,
 179                         find_end_of_shared);
 180
 181         xfs_btree_del_cursor(cur, error ? XFS_BTREE_ERROR : XFS_BTREE_NOERROR);
 182
 183         xfs_trans_brelse(tp, agbp);
 184         return error;
 185 }
 186
 187 /*
 188  * Trim the mapping to the next block where there's a change in the
 189  * shared/unshared status.  More specifically, this means that we
 190  * find the lowest-numbered extent of shared blocks that coincides with
 191  * the given block mapping.  If the shared extent overlaps the start of
 192  * the mapping, trim the mapping to the end of the shared extent.  If
 193  * the shared region intersects the mapping, trim the mapping to the
 194  * start of the shared extent.  If there are no shared regions that
 195  * overlap, just return the original extent.
 196  */
 197 int
 198 xfs_reflink_trim_around_shared(
 199         struct xfs_inode        *ip,
 200         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
 201         bool                    *shared,
 202         bool                    *trimmed)
 203 {
 204         xfs_agnumber_t          agno;
 205         xfs_agblock_t           agbno;
 206         xfs_extlen_t            aglen;
 207         xfs_agblock_t           fbno;
 208         xfs_extlen_t            flen;
 209         int                     error = 0;
 210
 211         /* Holes, unwritten, and delalloc extents cannot be shared */
 212         if (!xfs_is_reflink_inode(ip) || !xfs_bmap_is_real_extent(irec)) {
 213                 *shared = false;
 214                 return 0;
 215         }
 216
 217         trace_xfs_reflink_trim_around_shared(ip, irec);
 218
 219         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(ip->i_mount, irec->br_startblock);
 220         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(ip->i_mount, irec->br_startblock);
 221         aglen = irec->br_blockcount;
 222
 223         error = xfs_reflink_find_shared(ip->i_mount, NULL, agno, agbno,
 224                         aglen, &fbno, &flen, true);
 225         if (error)
 226                 return error;
 227
 228         *shared = *trimmed = false;
 229         if (fbno == NULLAGBLOCK) {
 230                 /* No shared blocks at all. */
 231                 return 0;
 232         } else if (fbno == agbno) {
 233                 /*
 234                  * The start of this extent is shared.  Truncate the
 235                  * mapping at the end of the shared region so that a
 236                  * subsequent iteration starts at the start of the
 237                  * unshared region.
 238                  */
 239                 irec->br_blockcount = flen;
 240                 *shared = true;
 241                 if (flen != aglen)
 242                         *trimmed = true;
 243                 return 0;
 244         } else {
 245                 /*
 246                  * There's a shared extent midway through this extent.
 247                  * Truncate the mapping at the start of the shared
 248                  * extent so that a subsequent iteration starts at the
 249                  * start of the shared region.
 250                  */
 251                 irec->br_blockcount = fbno - agbno;
 252                 *trimmed = true;
 253                 return 0;
 254         }
 255 }
 256
 257 /*
 258  * Trim the passed in imap to the next shared/unshared extent boundary, and
 259  * if imap->br_startoff points to a shared extent reserve space for it in the
 260  * COW fork.  In this case *shared is set to true, else to false.
 261  *
 262  * Note that imap will always contain the block numbers for the existing blocks
 263  * in the data fork, as the upper layers need them for read-modify-write
 264  * operations.
 265  */
 266 int
 267 xfs_reflink_reserve_cow(
 268         struct xfs_inode        *ip,
 269         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
 270         bool                    *shared)
 271 {
 272         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 273         struct xfs_bmbt_irec    got;
 274         int                     error = 0;
 275         bool                    eof = false, trimmed;
 276         xfs_extnum_t            idx;
 277
 278         /*
 279          * Search the COW fork extent list first.  This serves two purposes:
 280          * first this implement the speculative preallocation using cowextisze,
 281          * so that we also unshared block adjacent to shared blocks instead
 282          * of just the shared blocks themselves.  Second the lookup in the
 283          * extent list is generally faster than going out to the shared extent
 284          * tree.
 285          */
 286
 287         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, imap->br_startoff, &idx, &got))
 288                 eof = true;
 289         if (!eof && got.br_startoff <= imap->br_startoff) {
 290                 trace_xfs_reflink_cow_found(ip, imap);
 291                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
 292
 293                 *shared = true;
 294                 return 0;
 295         }
 296
 297         /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
 298         error = xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared, &trimmed);
 299         if (error)
 300                 return error;
 301
 302         /* Not shared?  Just report the (potentially capped) extent. */
 303         if (!*shared)
 304                 return 0;
 305
 306         /*
 307          * Fork all the shared blocks from our write offset until the end of
 308          * the extent.
 309          */
 310         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, 0);
 311         if (error)
 312                 return error;
 313
 314         error = xfs_bmapi_reserve_delalloc(ip, XFS_COW_FORK, imap->br_startoff,
 315                         imap->br_blockcount, 0, &got, &idx, eof);
 316         if (error == -ENOSPC || error == -EDQUOT)
 317                 trace_xfs_reflink_cow_enospc(ip, imap);
 318         if (error)
 319                 return error;
 320
 321         trace_xfs_reflink_cow_alloc(ip, &got);
 322         return 0;
 323 }
 324
 325 /* Convert part of an unwritten CoW extent to a real one. */
 326 STATIC int
 327 xfs_reflink_convert_cow_extent(
 328         struct xfs_inode                *ip,
 329         struct xfs_bmbt_irec            *imap,
 330         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
 331         xfs_filblks_t                   count_fsb,
 332         struct xfs_defer_ops            *dfops)
 333 {
 334         xfs_fsblock_t                   first_block = NULLFSBLOCK;
 335         int                             nimaps = 1;
 336
 337         if (imap->br_state == XFS_EXT_NORM)
 338                 return 0;
 339
 340         xfs_trim_extent(imap, offset_fsb, count_fsb);
 341         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, imap);
 342         if (imap->br_blockcount == 0)
 343                 return 0;
 344         return xfs_bmapi_write(NULL, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
 345                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT, &first_block,
 346                         0, imap, &nimaps, dfops);
 347 }
 348
 349 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
 350 int
 351 xfs_reflink_convert_cow(
 352         struct xfs_inode        *ip,
 353         xfs_off_t               offset,
 354         xfs_off_t               count)
 355 {
 356         struct xfs_bmbt_irec    got;
 357         struct xfs_defer_ops    dfops;
 358         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 359         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 360         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 361         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
 362         xfs_extnum_t            idx;
 363         bool                    found;
 364         int                     error = 0;
 365
 366         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 367
 368         /* Convert all the extents to real from unwritten. */
 369         for (found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, offset_fsb, &idx, &got);
 370              found && got.br_startoff < end_fsb;
 371              found = xfs_iext_get_extent(ifp, ++idx, &got)) {
 372                 error = xfs_reflink_convert_cow_extent(ip, &got, offset_fsb,
 373                                 end_fsb - offset_fsb, &dfops);
 374                 if (error)
 375                         break;
 376         }
 377
 378         /* Finish up. */
 379         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 380         return error;
 381 }
 382
 383 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
 384 int
 385 xfs_reflink_allocate_cow(
 386         struct xfs_inode        *ip,
 387         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
 388         bool                    *shared,
 389         uint                    *lockmode)
 390 {
 391         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 392         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
 393         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
 394         struct xfs_bmbt_irec    got;
 395         struct xfs_defer_ops    dfops;
 396         struct xfs_trans        *tp = NULL;
 397         xfs_fsblock_t           first_block;
 398         int                     nimaps, error = 0;
 399         bool                    trimmed;
 400         xfs_filblks_t           resaligned;
 401         xfs_extlen_t            resblks = 0;
 402         xfs_extnum_t            idx;
 403
 404 retry:
 405         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
 406         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL | XFS_ILOCK_SHARED));
 407
 408         /*
 409          * Even if the extent is not shared we might have a preallocation for
 410          * it in the COW fork.  If so use it.
 411          */
 412         if (xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &idx, &got) &&
 413             got.br_startoff <= offset_fsb) {
 414                 *shared = true;
 415
 416                 /* If we have a real allocation in the COW fork we're done. */
 417                 if (!isnullstartblock(got.br_startblock)) {
 418                         xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
 419                         *imap = got;
 420                         goto convert;
 421                 }
 422
 423                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
 424         } else {
 425                 error = xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared, &trimmed);
 426                 if (error || !*shared)
 427                         goto out;
 428         }
 429
 430         if (!tp) {
 431                 resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
 432                         imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
 433                 resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
 434
 435                 xfs_iunlock(ip, *lockmode);
 436                 error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
 437                 *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
 438                 xfs_ilock(ip, *lockmode);
 439
 440                 if (error)
 441                         return error;
 442
 443                 error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, 0);
 444                 if (error)
 445                         goto out;
 446                 goto retry;
 447         }
 448
 449         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip, resblks, 0,
 450                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
 451         if (error)
 452                 goto out;
 453
 454         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 455
 456         xfs_defer_init(&dfops, &first_block);
 457         nimaps = 1;
 458
 459         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
 460         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
 461                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, &first_block,
 462                         resblks, imap, &nimaps, &dfops);
 463         if (error)
 464                 goto out_bmap_cancel;
 465
 466         /* Finish up. */
 467         error = xfs_defer_finish(&tp, &dfops);
 468         if (error)
 469                 goto out_bmap_cancel;
 470
 471         error = xfs_trans_commit(tp);
 472         if (error)
 473                 return error;
 474 convert:
 475         return xfs_reflink_convert_cow_extent(ip, imap, offset_fsb, count_fsb,
 476                         &dfops);
 477 out_bmap_cancel:
 478         xfs_defer_cancel(&dfops);
 479         xfs_trans_unreserve_quota_nblks(tp, ip, (long)resblks, 0,
 480                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
 481 out:
 482         if (tp)
 483                 xfs_trans_cancel(tp);
 484         return error;
 485 }
 486
 487 /*
 488  * Find the CoW reservation for a given byte offset of a file.
 489  */
 490 bool
 491 xfs_reflink_find_cow_mapping(
 492         struct xfs_inode                *ip,
 493         xfs_off_t                       offset,
 494         struct xfs_bmbt_irec            *imap)
 495 {
 496         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 497         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
 498         struct xfs_bmbt_irec            got;
 499         xfs_extnum_t                    idx;
 500
 501         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL | XFS_ILOCK_SHARED));
 502         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
 503
 504         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
 505         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, offset_fsb, &idx, &got))
 506                 return false;
 507         if (got.br_startoff > offset_fsb)
 508                 return false;
 509
 510         trace_xfs_reflink_find_cow_mapping(ip, offset, 1, XFS_IO_OVERWRITE,
 511                         &got);
 512         *imap = got;
 513         return true;
 514 }
 515
 516 /*
 517  * Trim an extent to end at the next CoW reservation past offset_fsb.
 518  */
 519 void
 520 xfs_reflink_trim_irec_to_next_cow(
 521         struct xfs_inode                *ip,
 522         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
 523         struct xfs_bmbt_irec            *imap)
 524 {
 525         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 526         struct xfs_bmbt_irec            got;
 527         xfs_extnum_t                    idx;
 528
 529         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
 530                 return;
 531
 532         /* Find the extent in the CoW fork. */
 533         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, offset_fsb, &idx, &got))
 534                 return;
 535
 536         /* This is the extent before; try sliding up one. */
 537         if (got.br_startoff < offset_fsb) {
 538                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, idx + 1, &got))
 539                         return;
 540         }
 541
 542         if (got.br_startoff >= imap->br_startoff + imap->br_blockcount)
 543                 return;
 544
 545         imap->br_blockcount = got.br_startoff - imap->br_startoff;
 546         trace_xfs_reflink_trim_irec(ip, imap);
 547 }
 548
 549 /*
 550  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
 551  *
 552  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
 553  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
 554  */
 555 int
 556 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
 557         struct xfs_inode                *ip,
 558         struct xfs_trans                **tpp,
 559         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
 560         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
 561         bool                            cancel_real)
 562 {
 563         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 564         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
 565         xfs_extnum_t                    idx;
 566         xfs_fsblock_t                   firstfsb;
 567         struct xfs_defer_ops            dfops;
 568         int                             error = 0;
 569
 570         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
 571                 return 0;
 572         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, offset_fsb, &idx, &got))
 573                 return 0;
 574
 575         while (got.br_startoff < end_fsb) {
 576                 del = got;
 577                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
 578                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
 579
 580                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
 581                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
 582                                         &idx, &got, &del);
 583                         if (error)
 584                                 break;
 585                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
 586                         xfs_trans_ijoin(*tpp, ip, 0);
 587                         xfs_defer_init(&dfops, &firstfsb);
 588
 589                         /* Free the CoW orphan record. */
 590                         error = xfs_refcount_free_cow_extent(ip->i_mount,
 591                                         &dfops, del.br_startblock,
 592                                         del.br_blockcount);
 593                         if (error)
 594                                 break;
 595
 596                         xfs_bmap_add_free(ip->i_mount, &dfops,
 597                                         del.br_startblock, del.br_blockcount,
 598                                         NULL);
 599
 600                         /* Update quota accounting */
 601                         xfs_trans_mod_dquot_byino(*tpp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
 602                                         -(long)del.br_blockcount);
 603
 604                         /* Roll the transaction */
 605                         xfs_defer_ijoin(&dfops, ip);
 606                         error = xfs_defer_finish(tpp, &dfops);
 607                         if (error) {
 608                                 xfs_defer_cancel(&dfops);
 609                                 break;
 610                         }
 611
 612                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
 613                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &idx, &got, &del);
 614                 }
 615
 616                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, ++idx, &got))
 617                         break;
 618         }
 619
 620         /* clear tag if cow fork is emptied */
 621         if (!ifp->if_bytes)
 622                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
 623
 624         return error;
 625 }
 626
 627 /*
 628  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
 629  *
 630  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
 631  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
 632  */
 633 int
 634 xfs_reflink_cancel_cow_range(
 635         struct xfs_inode        *ip,
 636         xfs_off_t               offset,
 637         xfs_off_t               count,
 638         bool                    cancel_real)
 639 {
 640         struct xfs_trans        *tp;
 641         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
 642         xfs_fileoff_t           end_fsb;
 643         int                     error;
 644
 645         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
 646         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
 647
 648         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
 649         if (count == NULLFILEOFF)
 650                 end_fsb = NULLFILEOFF;
 651         else
 652                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
 653
 654         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
 655         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
 656                         0, 0, 0, &tp);
 657         if (error)
 658                 goto out;
 659
 660         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 661         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 662
 663         /* Scrape out the old CoW reservations */
 664         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
 665                         cancel_real);
 666         if (error)
 667                 goto out_cancel;
 668
 669         error = xfs_trans_commit(tp);
 670
 671         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 672         return error;
 673
 674 out_cancel:
 675         xfs_trans_cancel(tp);
 676         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 677 out:
 678         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
 679         return error;
 680 }
 681
 682 /*
 683  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
 684  */
 685 int
 686 xfs_reflink_end_cow(
 687         struct xfs_inode                *ip,
 688         xfs_off_t                       offset,
 689         xfs_off_t                       count)
 690 {
 691         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
 692         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
 693         struct xfs_trans                *tp;
 694         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
 695         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
 696         xfs_fsblock_t                   firstfsb;
 697         struct xfs_defer_ops            dfops;
 698         int                             error;
 699         unsigned int                    resblks;
 700         xfs_filblks_t                   rlen;
 701         xfs_extnum_t                    idx;
 702
 703         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
 704
 705         /* No COW extents?  That's easy! */
 706         if (ifp->if_bytes == 0)
 707                 return 0;
 708
 709         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
 710         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
 711
 712         /*
 713          * Start a rolling transaction to switch the mappings.  We're
 714          * unlikely ever to have to remap 16T worth of single-block
 715          * extents, so just cap the worst case extent count to 2^32-1.
 716          * Stick a warning in just in case, and avoid 64-bit division.
 717          */
 718         BUILD_BUG_ON(MAX_RW_COUNT > UINT_MAX);
 719         if (end_fsb - offset_fsb > UINT_MAX) {
 720                 error = -EFSCORRUPTED;
 721                 xfs_force_shutdown(ip->i_mount, SHUTDOWN_CORRUPT_INCORE);
 722                 ASSERT(0);
 723                 goto out;
 724         }
 725         resblks = XFS_NEXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount,
 726                         (unsigned int)(end_fsb - offset_fsb),
 727                         XFS_DATA_FORK);
 728         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
 729                         resblks, 0, 0, &tp);
 730         if (error)
 731                 goto out;
 732
 733         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 734         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 735
 736         /* If there is a hole at end_fsb - 1 go to the previous extent */
 737         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, end_fsb - 1, &idx, &got) ||
 738             got.br_startoff > end_fsb) {
 739                 ASSERT(idx > 0);
 740                 xfs_iext_get_extent(ifp, --idx, &got);
 741         }
 742
 743         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
 744         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
 745                 del = got;
 746                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
 747
 748                 /* Extent delete may have bumped idx forward */
 749                 if (!del.br_blockcount) {
 750                         idx--;
 751                         goto next_extent;
 752                 }
 753
 754                 ASSERT(!isnullstartblock(got.br_startblock));
 755
 756                 /*
 757                  * Don't remap unwritten extents; these are
 758                  * speculatively preallocated CoW extents that have been
 759                  * allocated but have not yet been involved in a write.
 760                  */
 761                 if (got.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN) {
 762                         idx--;
 763                         goto next_extent;
 764                 }
 765
 766                 /* Unmap the old blocks in the data fork. */
 767                 xfs_defer_init(&dfops, &firstfsb);
 768                 rlen = del.br_blockcount;
 769                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, del.br_startoff, &rlen, 0, 1,
 770                                 &firstfsb, &dfops);
 771                 if (error)
 772                         goto out_defer;
 773
 774                 /* Trim the extent to whatever got unmapped. */
 775                 if (rlen) {
 776                         xfs_trim_extent(&del, del.br_startoff + rlen,
 777                                 del.br_blockcount - rlen);
 778                 }
 779                 trace_xfs_reflink_cow_remap(ip, &del);
 780
 781                 /* Free the CoW orphan record. */
 782                 error = xfs_refcount_free_cow_extent(tp->t_mountp, &dfops,
 783                                 del.br_startblock, del.br_blockcount);
 784                 if (error)
 785                         goto out_defer;
 786
 787                 /* Map the new blocks into the data fork. */
 788                 error = xfs_bmap_map_extent(tp->t_mountp, &dfops, ip, &del);
 789                 if (error)
 790                         goto out_defer;
 791
 792                 /* Remove the mapping from the CoW fork. */
 793                 xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &idx, &got, &del);
 794
 795                 xfs_defer_ijoin(&dfops, ip);
 796                 error = xfs_defer_finish(&tp, &dfops);
 797                 if (error)
 798                         goto out_defer;
 799 next_extent:
 800                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, idx, &got))
 801                         break;
 802         }
 803
 804         error = xfs_trans_commit(tp);
 805         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 806         if (error)
 807                 goto out;
 808         return 0;
 809
 810 out_defer:
 811         xfs_defer_cancel(&dfops);
 812         xfs_trans_cancel(tp);
 813         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 814 out:
 815         trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
 816         return error;
 817 }
 818
 819 /*
 820  * Free leftover CoW reservations that didn't get cleaned out.
 821  */
 822 int
 823 xfs_reflink_recover_cow(
 824         struct xfs_mount        *mp)
 825 {
 826         xfs_agnumber_t          agno;
 827         int                     error = 0;
 828
 829         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
 830                 return 0;
 831
 832         for (agno = 0; agno < mp->m_sb.sb_agcount; agno++) {
 833                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, agno);
 834                 if (error)
 835                         break;
 836         }
 837
 838         return error;
 839 }
 840
 841 /*
 842  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
 843  *
 844  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
 845  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
 846  *
 847  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
 848  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
 849  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
 850  *
 851  * While the length of drange is greater than zero,
 852  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
 853  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
 854  *      with zero length.
 855  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
 856  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
 857  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
 858  *      offset (drange start).
 859  *    - If imap points to a real range of pblks,
 860  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
 861  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
 862  *           (drange start + imap start - srange start)
 863  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
 864  *
 865  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
 866  * on-disk file sizes.
 867  *
 868  * ASCII Art Demonstration:
 869  *
 870  * Let's say we want to reflink this source file:
 871  *
 872  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
 873  *   <-------------------->
 874  *
 875  * into this destination file:
 876  *
 877  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
 878  *        <-------------------->
 879  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
 880  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
 881  *
 882  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
 883  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
 884  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
 885  *
 886  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 887  *   <------->
 888  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
 889  *        <------->
 890  *
 891  * Now remap the source extent into the destination file:
 892  *
 893  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 894  *   <------->
 895  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
 896  *        <------->
 897  *
 898  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
 899  * unmap range don't affect our operation.
 900  *
 901  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 902  *            <---->
 903  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
 904  *                 <---->
 905  *
 906  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
 907  * size of the destination file.
 908  *
 909  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
 910  *                  <----->
 911  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
 912  *                       <----->
 913  *
 914  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
 915  */
 916
 917 /*
 918  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
 919  */
 920 STATIC int
 921 xfs_reflink_set_inode_flag(
 922         struct xfs_inode        *src,
 923         struct xfs_inode        *dest)
 924 {
 925         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
 926         int                     error;
 927         struct xfs_trans        *tp;
 928
 929         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
 930                 return 0;
 931
 932         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
 933         if (error)
 934                 goto out_error;
 935
 936         /* Lock both files against IO */
 937         if (src->i_ino == dest->i_ino)
 938                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
 939         else
 940                 xfs_lock_two_inodes(src, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 941
 942         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
 943                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
 944                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
 945                 src->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
 946                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
 947                 xfs_ifork_init_cow(src);
 948         } else
 949                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
 950
 951         if (src->i_ino == dest->i_ino)
 952                 goto commit_flags;
 953
 954         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
 955                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
 956                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 957                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
 958                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
 959                 xfs_ifork_init_cow(dest);
 960         } else
 961                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 962
 963 commit_flags:
 964         error = xfs_trans_commit(tp);
 965         if (error)
 966                 goto out_error;
 967         return error;
 968
 969 out_error:
 970         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
 971         return error;
 972 }
 973
 974 /*
 975  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
 976  */
 977 STATIC int
 978 xfs_reflink_update_dest(
 979         struct xfs_inode        *dest,
 980         xfs_off_t               newlen,
 981         xfs_extlen_t            cowextsize,
 982         bool                    is_dedupe)
 983 {
 984         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
 985         struct xfs_trans        *tp;
 986         int                     error;
 987
 988         if (is_dedupe && newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
 989                 return 0;
 990
 991         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
 992         if (error)
 993                 goto out_error;
 994
 995         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 996         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
 997
 998         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
 999                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
1000                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
1001                 dest->i_d.di_size = newlen;
1002         }
1003
1004         if (cowextsize) {
1005                 dest->i_d.di_cowextsize = cowextsize;
1006                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
1007         }
1008
1009         if (!is_dedupe) {
1010                 xfs_trans_ichgtime(tp, dest,
1011                                    XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
1012         }
1013         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1014
1015         error = xfs_trans_commit(tp);
1016         if (error)
1017                 goto out_error;
1018         return error;
1019
1020 out_error:
1021         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
1022         return error;
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
1027  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
1028  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
1029  * btree reserves.
1030  */
1031 static int
1032 xfs_reflink_ag_has_free_space(
1033         struct xfs_mount        *mp,
1034         xfs_agnumber_t          agno)
1035 {
1036         struct xfs_perag        *pag;
1037         int                     error = 0;
1038
1039         if (!xfs_sb_version_hasrmapbt(&mp->m_sb))
1040                 return 0;
1041
1042         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
1043         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_AGFL) ||
1044             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
1045                 error = -ENOSPC;
1046         xfs_perag_put(pag);
1047         return error;
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Unmap a range of blocks from a file, then map other blocks into the hole.
1052  * The range to unmap is (destoff : destoff + srcioff + irec->br_blockcount).
1053  * The extent irec is mapped into dest at irec->br_startoff.
1054  */
1055 STATIC int
1056 xfs_reflink_remap_extent(
1057         struct xfs_inode        *ip,
1058         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
1059         xfs_fileoff_t           destoff,
1060         xfs_off_t               new_isize)
1061 {
1062         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1063         bool                    real_extent = xfs_bmap_is_real_extent(irec);
1064         struct xfs_trans        *tp;
1065         xfs_fsblock_t           firstfsb;
1066         unsigned int            resblks;
1067         struct xfs_defer_ops    dfops;
1068         struct xfs_bmbt_irec    uirec;
1069         xfs_filblks_t           rlen;
1070         xfs_filblks_t           unmap_len;
1071         xfs_off_t               newlen;
1072         int                     error;
1073
1074         unmap_len = irec->br_startoff + irec->br_blockcount - destoff;
1075         trace_xfs_reflink_punch_range(ip, destoff, unmap_len);
1076
1077         /* No reflinking if we're low on space */
1078         if (real_extent) {
1079                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1080                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
1081                 if (error)
1082                         goto out;
1083         }
1084
1085         /* Start a rolling transaction to switch the mappings */
1086         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount, XFS_DATA_FORK);
1087         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
1088         if (error)
1089                 goto out;
1090
1091         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1092         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1093
1094         /* If we're not just clearing space, then do we have enough quota? */
1095         if (real_extent) {
1096                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1097                                 irec->br_blockcount, 0, XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
1098                 if (error)
1099                         goto out_cancel;
1100         }
1101
1102         trace_xfs_reflink_remap(ip, irec->br_startoff,
1103                                 irec->br_blockcount, irec->br_startblock);
1104
1105         /* Unmap the old blocks in the data fork. */
1106         rlen = unmap_len;
1107         while (rlen) {
1108                 xfs_defer_init(&dfops, &firstfsb);
1109                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, destoff, &rlen, 0, 1,
1110                                 &firstfsb, &dfops);
1111                 if (error)
1112                         goto out_defer;
1113
1114                 /*
1115                  * Trim the extent to whatever got unmapped.
1116                  * Remember, bunmapi works backwards.
1117                  */
1118                 uirec.br_startblock = irec->br_startblock + rlen;
1119                 uirec.br_startoff = irec->br_startoff + rlen;
1120                 uirec.br_blockcount = unmap_len - rlen;
1121                 unmap_len = rlen;
1122
1123                 /* If this isn't a real mapping, we're done. */
1124                 if (!real_extent || uirec.br_blockcount == 0)
1125                         goto next_extent;
1126
1127                 trace_xfs_reflink_remap(ip, uirec.br_startoff,
1128                                 uirec.br_blockcount, uirec.br_startblock);
1129
1130                 /* Update the refcount tree */
1131                 error = xfs_refcount_increase_extent(mp, &dfops, &uirec);
1132                 if (error)
1133                         goto out_defer;
1134
1135                 /* Map the new blocks into the data fork. */
1136                 error = xfs_bmap_map_extent(mp, &dfops, ip, &uirec);
1137                 if (error)
1138                         goto out_defer;
1139
1140                 /* Update quota accounting. */
1141                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
1142                                 uirec.br_blockcount);
1143
1144                 /* Update dest isize if needed. */
1145                 newlen = XFS_FSB_TO_B(mp,
1146                                 uirec.br_startoff + uirec.br_blockcount);
1147                 newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1148                 if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1149                         trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1150                         i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1151                         ip->i_d.di_size = newlen;
1152                         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1153                 }
1154
1155 next_extent:
1156                 /* Process all the deferred stuff. */
1157                 xfs_defer_ijoin(&dfops, ip);
1158                 error = xfs_defer_finish(&tp, &dfops);
1159                 if (error)
1160                         goto out_defer;
1161         }
1162
1163         error = xfs_trans_commit(tp);
1164         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1165         if (error)
1166                 goto out;
1167         return 0;
1168
1169 out_defer:
1170         xfs_defer_cancel(&dfops);
1171 out_cancel:
1172         xfs_trans_cancel(tp);
1173         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1174 out:
1175         trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1176         return error;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * Iteratively remap one file's extents (and holes) to another's.
1181  */
1182 STATIC int
1183 xfs_reflink_remap_blocks(
1184         struct xfs_inode        *src,
1185         xfs_fileoff_t           srcoff,
1186         struct xfs_inode        *dest,
1187         xfs_fileoff_t           destoff,
1188         xfs_filblks_t           len,
1189         xfs_off_t               new_isize)
1190 {
1191         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1192         int                     nimaps;
1193         int                     error = 0;
1194         xfs_filblks_t           range_len;
1195
1196         /* drange = (destoff, destoff + len); srange = (srcoff, srcoff + len) */
1197         while (len) {
1198                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_loop(src, srcoff, len,
1199                                 dest, destoff);
1200                 /* Read extent from the source file */
1201                 nimaps = 1;
1202                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1203                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1204                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1205                 if (error)
1206                         goto err;
1207                 ASSERT(nimaps == 1);
1208
1209                 trace_xfs_reflink_remap_imap(src, srcoff, len, XFS_IO_OVERWRITE,
1210                                 &imap);
1211
1212                 /* Translate imap into the destination file. */
1213                 range_len = imap.br_startoff + imap.br_blockcount - srcoff;
1214                 imap.br_startoff += destoff - srcoff;
1215
1216                 /* Clear dest from destoff to the end of imap and map it in. */
1217                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, destoff,
1218                                 new_isize);
1219                 if (error)
1220                         goto err;
1221
1222                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1223                         error = -EINTR;
1224                         goto err;
1225                 }
1226
1227                 /* Advance drange/srange */
1228                 srcoff += range_len;
1229                 destoff += range_len;
1230                 len -= range_len;
1231         }
1232
1233         return 0;
1234
1235 err:
1236         trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1237         return error;
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Link a range of blocks from one file to another.
1242  */
1243 int
1244 xfs_reflink_remap_range(
1245         struct file             *file_in,
1246         loff_t                  pos_in,
1247         struct file             *file_out,
1248         loff_t                  pos_out,
1249         u64                     len,
1250         bool                    is_dedupe)
1251 {
1252         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1253         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1254         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1255         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1256         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1257         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1258         xfs_fileoff_t           sfsbno, dfsbno;
1259         xfs_filblks_t           fsblen;
1260         xfs_extlen_t            cowextsize;
1261         ssize_t                 ret;
1262
1263         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
1264                 return -EOPNOTSUPP;
1265
1266         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
1267                 return -EIO;
1268
1269         /* Lock both files against IO */
1270         lock_two_nondirectories(inode_in, inode_out);
1271         if (same_inode)
1272                 xfs_ilock(src, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1273         else
1274                 xfs_lock_two_inodes(src, dest, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1275
1276         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1277         ret = -EINVAL;
1278         /* Don't reflink realtime inodes */
1279         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1280                 goto out_unlock;
1281
1282         /* Don't share DAX file data for now. */
1283         if (IS_DAX(inode_in) || IS_DAX(inode_out))
1284                 goto out_unlock;
1285
1286         ret = vfs_clone_file_prep_inodes(inode_in, pos_in, inode_out, pos_out,
1287                         &len, is_dedupe);
1288         if (ret <= 0)
1289                 goto out_unlock;
1290
1291         trace_xfs_reflink_remap_range(src, pos_in, len, dest, pos_out);
1292
1293         /* Set flags and remap blocks. */
1294         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1295         if (ret)
1296                 goto out_unlock;
1297
1298         dfsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1299         sfsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1300         fsblen = XFS_B_TO_FSB(mp, len);
1301         ret = xfs_reflink_remap_blocks(src, sfsbno, dest, dfsbno, fsblen,
1302                         pos_out + len);
1303         if (ret)
1304                 goto out_unlock;
1305
1306         /* Zap any page cache for the destination file's range. */
1307         truncate_inode_pages_range(&inode_out->i_data, pos_out,
1308                                    PAGE_ALIGN(pos_out + len) - 1);
1309
1310         /*
1311          * Carry the cowextsize hint from src to dest if we're sharing the
1312          * entire source file to the entire destination file, the source file
1313          * has a cowextsize hint, and the destination file does not.
1314          */
1315         cowextsize = 0;
1316         if (pos_in == 0 && len == i_size_read(inode_in) &&
1317             (src->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE) &&
1318             pos_out == 0 && len >= i_size_read(inode_out) &&
1319             !(dest->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE))
1320                 cowextsize = src->i_d.di_cowextsize;
1321
1322         ret = xfs_reflink_update_dest(dest, pos_out + len, cowextsize,
1323                         is_dedupe);
1324
1325 out_unlock:
1326         xfs_iunlock(src, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1327         if (!same_inode)
1328                 xfs_iunlock(dest, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1329         unlock_two_nondirectories(inode_in, inode_out);
1330         if (ret)
1331                 trace_xfs_reflink_remap_range_error(dest, ret, _RET_IP_);
1332         return ret;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * The user wants to preemptively CoW all shared blocks in this file,
1337  * which enables us to turn off the reflink flag.  Iterate all
1338  * extents which are not prealloc/delalloc to see which ranges are
1339  * mentioned in the refcount tree, then read those blocks into the
1340  * pagecache, dirty them, fsync them back out, and then we can update
1341  * the inode flag.  What happens if we run out of memory? :)
1342  */
1343 STATIC int
1344 xfs_reflink_dirty_extents(
1345         struct xfs_inode        *ip,
1346         xfs_fileoff_t           fbno,
1347         xfs_filblks_t           end,
1348         xfs_off_t               isize)
1349 {
1350         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1351         xfs_agnumber_t          agno;
1352         xfs_agblock_t           agbno;
1353         xfs_extlen_t            aglen;
1354         xfs_agblock_t           rbno;
1355         xfs_extlen_t            rlen;
1356         xfs_off_t               fpos;
1357         xfs_off_t               flen;
1358         struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1359         int                     nmaps;
1360         int                     error = 0;
1361
1362         while (end - fbno > 0) {
1363                 nmaps = 1;
1364                 /*
1365                  * Look for extents in the file.  Skip holes, delalloc, or
1366                  * unwritten extents; they can't be reflinked.
1367                  */
1368                 error = xfs_bmapi_read(ip, fbno, end - fbno, map, &nmaps, 0);
1369                 if (error)
1370                         goto out;
1371                 if (nmaps == 0)
1372                         break;
1373                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&map[0]))
1374                         goto next;
1375
1376                 map[1] = map[0];
1377                 while (map[1].br_blockcount) {
1378                         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, map[1].br_startblock);
1379                         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, map[1].br_startblock);
1380                         aglen = map[1].br_blockcount;
1381
1382                         error = xfs_reflink_find_shared(mp, NULL, agno, agbno,
1383                                         aglen, &rbno, &rlen, true);
1384                         if (error)
1385                                 goto out;
1386                         if (rbno == NULLAGBLOCK)
1387                                 break;
1388
1389                         /* Dirty the pages */
1390                         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1391                         fpos = XFS_FSB_TO_B(mp, map[1].br_startoff +
1392                                         (rbno - agbno));
1393                         flen = XFS_FSB_TO_B(mp, rlen);
1394                         if (fpos + flen > isize)
1395                                 flen = isize - fpos;
1396                         error = iomap_file_dirty(VFS_I(ip), fpos, flen,
1397                                         &xfs_iomap_ops);
1398                         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1399                         if (error)
1400                                 goto out;
1401
1402                         map[1].br_blockcount -= (rbno - agbno + rlen);
1403                         map[1].br_startoff += (rbno - agbno + rlen);
1404                         map[1].br_startblock += (rbno - agbno + rlen);
1405                 }
1406
1407 next:
1408                 fbno = map[0].br_startoff + map[0].br_blockcount;
1409         }
1410 out:
1411         return error;
1412 }
1413
1414 /* Does this inode need the reflink flag? */
1415 int
1416 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1417         struct xfs_trans                *tp,
1418         struct xfs_inode                *ip,
1419         bool                            *has_shared)
1420 {
1421         struct xfs_bmbt_irec            got;
1422         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1423         struct xfs_ifork                *ifp;
1424         xfs_agnumber_t                  agno;
1425         xfs_agblock_t                   agbno;
1426         xfs_extlen_t                    aglen;
1427         xfs_agblock_t                   rbno;
1428         xfs_extlen_t                    rlen;
1429         xfs_extnum_t                    idx;
1430         bool                            found;
1431         int                             error;
1432
1433         ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
1434         if (!(ifp->if_flags & XFS_IFEXTENTS)) {
1435                 error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1436                 if (error)
1437                         return error;
1438         }
1439
1440         *has_shared = false;
1441         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &idx, &got);
1442         while (found) {
1443                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1444                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1445                         goto next;
1446                 agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock);
1447                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1448                 aglen = got.br_blockcount;
1449
1450                 error = xfs_reflink_find_shared(mp, tp, agno, agbno, aglen,
1451                                 &rbno, &rlen, false);
1452                 if (error)
1453                         return error;
1454                 /* Is there still a shared block here? */
1455                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1456                         *has_shared = true;
1457                         return 0;
1458                 }
1459 next:
1460                 found = xfs_iext_get_extent(ifp, ++idx, &got);
1461         }
1462
1463         return 0;
1464 }
1465
1466 /* Clear the inode reflink flag if there are no shared extents. */
1467 int
1468 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1469         struct xfs_inode        *ip,
1470         struct xfs_trans        **tpp)
1471 {
1472         bool                    needs_flag;
1473         int                     error = 0;
1474
1475         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1476
1477         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1478         if (error || needs_flag)
1479                 return error;
1480
1481         /*
1482          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1483          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1484          */
1485         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, NULLFILEOFF, true);
1486         if (error)
1487                 return error;
1488
1489         /* Clear the inode flag. */
1490         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1491         ip->i_d.di_flags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1492         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1493         xfs_trans_ijoin(*tpp, ip, 0);
1494         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1495
1496         return error;
1497 }
1498
1499 /*
1500  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1501  * hasn't changed.
1502  */
1503 STATIC int
1504 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1505         struct xfs_inode        *ip)
1506 {
1507         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1508         struct xfs_trans        *tp;
1509         int                     error = 0;
1510
1511         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1512         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1513         if (error)
1514                 return error;
1515
1516         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1517         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1518
1519         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1520         if (error)
1521                 goto cancel;
1522
1523         error = xfs_trans_commit(tp);
1524         if (error)
1525                 goto out;
1526
1527         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1528         return 0;
1529 cancel:
1530         xfs_trans_cancel(tp);
1531 out:
1532         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1533         return error;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1538  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1539  */
1540 int
1541 xfs_reflink_unshare(
1542         struct xfs_inode        *ip,
1543         xfs_off_t               offset,
1544         xfs_off_t               len)
1545 {
1546         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1547         xfs_fileoff_t           fbno;
1548         xfs_filblks_t           end;
1549         xfs_off_t               isize;
1550         int                     error;
1551
1552         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1553                 return 0;
1554
1555         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1556
1557         inode_dio_wait(VFS_I(ip));
1558
1559         /* Try to CoW the selected ranges */
1560         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1561         fbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1562         isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1563         end = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + len);
1564         error = xfs_reflink_dirty_extents(ip, fbno, end, isize);
1565         if (error)
1566                 goto out_unlock;
1567         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1568
1569         /* Wait for the IO to finish */
1570         error = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
1571         if (error)
1572                 goto out;
1573
1574         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1575         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1576         if (error)
1577                 goto out;
1578
1579         return 0;
1580
1581 out_unlock:
1582         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1583 out:
1584         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1585         return error;
1586 }