Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/sizes.h>
4 #include <linux/list_sort.h>
5 #include "misc.h"
6 #include "ctree.h"
7 #include "block-group.h"
8 #include "space-info.h"
9 #include "disk-io.h"
10 #include "free-space-cache.h"
11 #include "free-space-tree.h"
12 #include "volumes.h"
13 #include "transaction.h"
14 #include "ref-verify.h"
15 #include "sysfs.h"
16 #include "tree-log.h"
17 #include "delalloc-space.h"
18 #include "discard.h"
19 #include "raid56.h"
20 #include "zoned.h"
21 #include "fs.h"
22 #include "accessors.h"
23 #include "extent-tree.h"
24
25 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
26 int btrfs_should_fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
27 {
28         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
29
30         return (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_METADATA) &&
31                 block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
32                (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_DATA) &&
33                 block_group->flags &  BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
34 }
35 #endif
36
37 /*
38  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
39  * is not in progress
40  *
41  * Should be called with balance_lock held
42  */
43 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
44 {
45         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
46         u64 target = 0;
47
48         if (!bctl)
49                 return 0;
50
51         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
52             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
53                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
54         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
55                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
56                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
57         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
58                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
59                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
60         }
61
62         return target;
63 }
64
65 /*
66  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
67  *
68  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
69  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
70  * available), otherwise falls back to plain reducing.
71  */
72 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
73 {
74         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
75         u64 target;
76         u64 raid_type;
77         u64 allowed = 0;
78
79         /*
80          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
81          * reduce to the target profile
82          */
83         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
84         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
85         if (target) {
86                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
87                 return extended_to_chunk(target);
88         }
89         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
90
91         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
92         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
93                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
94                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
95         }
96         allowed &= flags;
97
98         /* Select the highest-redundancy RAID level. */
99         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)
100                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4;
101         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
102                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
103         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3)
104                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3;
105         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
106                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
107         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
108                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
109         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
110                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
111         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)
112                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP;
113         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
114                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
115
116         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
117
118         return extended_to_chunk(flags | allowed);
119 }
120
121 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
122 {
123         unsigned seq;
124         u64 flags;
125
126         do {
127                 flags = orig_flags;
128                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
129
130                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
131                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
132                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
133                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
134                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
135                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
136         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
137
138         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
139 }
140
141 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
142 {
143         refcount_inc(&cache->refs);
144 }
145
146 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
147 {
148         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
149                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
150                 /*
151                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
152                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
153                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
154                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
155                  * case.
156                  */
157                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
158                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
159                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
160
161                 /*
162                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
163                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
164                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
165                  */
166                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
167                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
168                                                   cache);
169
170                 kfree(cache->free_space_ctl);
171                 btrfs_free_chunk_map(cache->physical_map);
172                 kfree(cache);
173         }
174 }
175
176 /*
177  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
178  */
179 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
180                                        struct btrfs_block_group *block_group)
181 {
182         struct rb_node **p;
183         struct rb_node *parent = NULL;
184         struct btrfs_block_group *cache;
185         bool leftmost = true;
186
187         ASSERT(block_group->length != 0);
188
189         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
190         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
191
192         while (*p) {
193                 parent = *p;
194                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
195                 if (block_group->start < cache->start) {
196                         p = &(*p)->rb_left;
197                 } else if (block_group->start > cache->start) {
198                         p = &(*p)->rb_right;
199                         leftmost = false;
200                 } else {
201                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
202                         return -EEXIST;
203                 }
204         }
205
206         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
207         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
208                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
209
210         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
211
212         return 0;
213 }
214
215 /*
216  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
217  * it will return the block group that contains the bytenr
218  */
219 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
220                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
221 {
222         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
223         struct rb_node *n;
224         u64 end, start;
225
226         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
227         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
228
229         while (n) {
230                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
231                 end = cache->start + cache->length - 1;
232                 start = cache->start;
233
234                 if (bytenr < start) {
235                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
236                                 ret = cache;
237                         n = n->rb_left;
238                 } else if (bytenr > start) {
239                         if (contains && bytenr <= end) {
240                                 ret = cache;
241                                 break;
242                         }
243                         n = n->rb_right;
244                 } else {
245                         ret = cache;
246                         break;
247                 }
248         }
249         if (ret)
250                 btrfs_get_block_group(ret);
251         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
252
253         return ret;
254 }
255
256 /*
257  * Return the block group that starts at or after bytenr
258  */
259 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
260                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
261 {
262         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
263 }
264
265 /*
266  * Return the block group that contains the given bytenr
267  */
268 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
269                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
270 {
271         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
272 }
273
274 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
275                 struct btrfs_block_group *cache)
276 {
277         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
278         struct rb_node *node;
279
280         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
281
282         /* If our block group was removed, we need a full search. */
283         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
284                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
285
286                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
287                 btrfs_put_block_group(cache);
288                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
289         }
290         node = rb_next(&cache->cache_node);
291         btrfs_put_block_group(cache);
292         if (node) {
293                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
294                 btrfs_get_block_group(cache);
295         } else
296                 cache = NULL;
297         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
298         return cache;
299 }
300
301 /*
302  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
303  *
304  * @fs_info:       The filesystem information object.
305  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
306  *
307  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
308  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
309  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
310  *
311  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
312  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
313  *
314  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
315  */
316 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
317                                                   u64 bytenr)
318 {
319         struct btrfs_block_group *bg;
320         bool can_nocow = true;
321
322         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
323         if (!bg)
324                 return NULL;
325
326         spin_lock(&bg->lock);
327         if (bg->ro)
328                 can_nocow = false;
329         else
330                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
331         spin_unlock(&bg->lock);
332
333         if (!can_nocow) {
334                 btrfs_put_block_group(bg);
335                 return NULL;
336         }
337
338         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
339         return bg;
340 }
341
342 /*
343  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
344  *
345  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
346  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
347  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
348  * relocation.
349  *
350  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
351  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
352  */
353 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
354 {
355         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
356                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
357
358         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
359         btrfs_put_block_group(bg);
360 }
361
362 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
363 {
364         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
365 }
366
367 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
368                                         const u64 start)
369 {
370         struct btrfs_block_group *bg;
371
372         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
373         ASSERT(bg);
374         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
375                 wake_up_var(&bg->reservations);
376         btrfs_put_block_group(bg);
377 }
378
379 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
380 {
381         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
382
383         ASSERT(bg->ro);
384
385         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
386                 return;
387
388         /*
389          * Our block group is read only but before we set it to read only,
390          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
391          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
392          * root's list of ordered extents).
393          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
394          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
395          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
396          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
397          */
398         down_write(&space_info->groups_sem);
399         up_write(&space_info->groups_sem);
400
401         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
402 }
403
404 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
405                 struct btrfs_block_group *cache)
406 {
407         struct btrfs_caching_control *ctl;
408
409         spin_lock(&cache->lock);
410         if (!cache->caching_ctl) {
411                 spin_unlock(&cache->lock);
412                 return NULL;
413         }
414
415         ctl = cache->caching_ctl;
416         refcount_inc(&ctl->count);
417         spin_unlock(&cache->lock);
418         return ctl;
419 }
420
421 static void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
422 {
423         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
424                 kfree(ctl);
425 }
426
427 /*
428  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
429  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
430  * progress happen before we try again.
431  *
432  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
433  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
434  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
435  * a free extent of a given size, but this is a good start.
436  *
437  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
438  * any of the information in this block group.
439  */
440 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
441                                            u64 num_bytes)
442 {
443         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
444         int progress;
445
446         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
447         if (!caching_ctl)
448                 return;
449
450         /*
451          * We've already failed to allocate from this block group, so even if
452          * there's enough space in the block group it isn't contiguous enough to
453          * allow for an allocation, so wait for at least the next wakeup tick,
454          * or for the thing to be done.
455          */
456         progress = atomic_read(&caching_ctl->progress);
457
458         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
459                    (progress != atomic_read(&caching_ctl->progress) &&
460                     (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes)));
461
462         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
463 }
464
465 static int btrfs_caching_ctl_wait_done(struct btrfs_block_group *cache,
466                                        struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
467 {
468         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
469         return cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR ? -EIO : 0;
470 }
471
472 static int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
473 {
474         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
475         int ret;
476
477         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
478         if (!caching_ctl)
479                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
480         ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
481         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
482         return ret;
483 }
484
485 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
486 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
487 {
488         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
489         u64 start = block_group->start;
490         u64 len = block_group->length;
491         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
492                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
493         u64 step = chunk << 1;
494
495         while (len > chunk) {
496                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
497                 start += step;
498                 if (len < step)
499                         len = 0;
500                 else
501                         len -= step;
502         }
503 }
504 #endif
505
506 /*
507  * Add a free space range to the in memory free space cache of a block group.
508  * This checks if the range contains super block locations and any such
509  * locations are not added to the free space cache.
510  *
511  * @block_group:      The target block group.
512  * @start:            Start offset of the range.
513  * @end:              End offset of the range (exclusive).
514  * @total_added_ret:  Optional pointer to return the total amount of space
515  *                    added to the block group's free space cache.
516  *
517  * Returns 0 on success or < 0 on error.
518  */
519 int btrfs_add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start,
520                              u64 end, u64 *total_added_ret)
521 {
522         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
523         u64 extent_start, extent_end, size;
524         int ret;
525
526         if (total_added_ret)
527                 *total_added_ret = 0;
528
529         while (start < end) {
530                 if (!find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
531                                            &extent_start, &extent_end,
532                                            EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
533                                            NULL))
534                         break;
535
536                 if (extent_start <= start) {
537                         start = extent_end + 1;
538                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
539                         size = extent_start - start;
540                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
541                                                                  start, size);
542                         if (ret)
543                                 return ret;
544                         if (total_added_ret)
545                                 *total_added_ret += size;
546                         start = extent_end + 1;
547                 } else {
548                         break;
549                 }
550         }
551
552         if (start < end) {
553                 size = end - start;
554                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
555                                                          size);
556                 if (ret)
557                         return ret;
558                 if (total_added_ret)
559                         *total_added_ret += size;
560         }
561
562         return 0;
563 }
564
565 /*
566  * Get an arbitrary extent item index / max_index through the block group
567  *
568  * @block_group   the block group to sample from
569  * @index:        the integral step through the block group to grab from
570  * @max_index:    the granularity of the sampling
571  * @key:          return value parameter for the item we find
572  *
573  * Pre-conditions on indices:
574  * 0 <= index <= max_index
575  * 0 < max_index
576  *
577  * Returns: 0 on success, 1 if the search didn't yield a useful item, negative
578  * error code on error.
579  */
580 static int sample_block_group_extent_item(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
581                                           struct btrfs_block_group *block_group,
582                                           int index, int max_index,
583                                           struct btrfs_key *found_key)
584 {
585         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
586         struct btrfs_root *extent_root;
587         u64 search_offset;
588         u64 search_end = block_group->start + block_group->length;
589         struct btrfs_path *path;
590         struct btrfs_key search_key;
591         int ret = 0;
592
593         ASSERT(index >= 0);
594         ASSERT(index <= max_index);
595         ASSERT(max_index > 0);
596         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
597         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
598
599         path = btrfs_alloc_path();
600         if (!path)
601                 return -ENOMEM;
602
603         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, max_t(u64, block_group->start,
604                                                        BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET));
605
606         path->skip_locking = 1;
607         path->search_commit_root = 1;
608         path->reada = READA_FORWARD;
609
610         search_offset = index * div_u64(block_group->length, max_index);
611         search_key.objectid = block_group->start + search_offset;
612         search_key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
613         search_key.offset = 0;
614
615         btrfs_for_each_slot(extent_root, &search_key, found_key, path, ret) {
616                 /* Success; sampled an extent item in the block group */
617                 if (found_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
618                     found_key->objectid >= block_group->start &&
619                     found_key->objectid + found_key->offset <= search_end)
620                         break;
621
622                 /* We can't possibly find a valid extent item anymore */
623                 if (found_key->objectid >= search_end) {
624                         ret = 1;
625                         break;
626                 }
627         }
628
629         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
630         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
631         btrfs_free_path(path);
632         return ret;
633 }
634
635 /*
636  * Best effort attempt to compute a block group's size class while caching it.
637  *
638  * @block_group: the block group we are caching
639  *
640  * We cannot infer the size class while adding free space extents, because that
641  * logic doesn't care about contiguous file extents (it doesn't differentiate
642  * between a 100M extent and 100 contiguous 1M extents). So we need to read the
643  * file extent items. Reading all of them is quite wasteful, because usually
644  * only a handful are enough to give a good answer. Therefore, we just grab 5 of
645  * them at even steps through the block group and pick the smallest size class
646  * we see. Since size class is best effort, and not guaranteed in general,
647  * inaccuracy is acceptable.
648  *
649  * To be more explicit about why this algorithm makes sense:
650  *
651  * If we are caching in a block group from disk, then there are three major cases
652  * to consider:
653  * 1. the block group is well behaved and all extents in it are the same size
654  *    class.
655  * 2. the block group is mostly one size class with rare exceptions for last
656  *    ditch allocations
657  * 3. the block group was populated before size classes and can have a totally
658  *    arbitrary mix of size classes.
659  *
660  * In case 1, looking at any extent in the block group will yield the correct
661  * result. For the mixed cases, taking the minimum size class seems like a good
662  * approximation, since gaps from frees will be usable to the size class. For
663  * 2., a small handful of file extents is likely to yield the right answer. For
664  * 3, we can either read every file extent, or admit that this is best effort
665  * anyway and try to stay fast.
666  *
667  * Returns: 0 on success, negative error code on error.
668  */
669 static int load_block_group_size_class(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
670                                        struct btrfs_block_group *block_group)
671 {
672         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
673         struct btrfs_key key;
674         int i;
675         u64 min_size = block_group->length;
676         enum btrfs_block_group_size_class size_class = BTRFS_BG_SZ_NONE;
677         int ret;
678
679         if (!btrfs_block_group_should_use_size_class(block_group))
680                 return 0;
681
682         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
683         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
684         for (i = 0; i < 5; ++i) {
685                 ret = sample_block_group_extent_item(caching_ctl, block_group, i, 5, &key);
686                 if (ret < 0)
687                         goto out;
688                 if (ret > 0)
689                         continue;
690                 min_size = min_t(u64, min_size, key.offset);
691                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(min_size);
692         }
693         if (size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
694                 spin_lock(&block_group->lock);
695                 block_group->size_class = size_class;
696                 spin_unlock(&block_group->lock);
697         }
698 out:
699         return ret;
700 }
701
702 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
703 {
704         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
705         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
706         struct btrfs_root *extent_root;
707         struct btrfs_path *path;
708         struct extent_buffer *leaf;
709         struct btrfs_key key;
710         u64 total_found = 0;
711         u64 last = 0;
712         u32 nritems;
713         int ret;
714         bool wakeup = true;
715
716         path = btrfs_alloc_path();
717         if (!path)
718                 return -ENOMEM;
719
720         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
721         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
722
723 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
724         /*
725          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
726          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
727          * the free space.
728          */
729         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
730                 wakeup = false;
731 #endif
732         /*
733          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
734          * extent for the extent root while also trying to search the extent
735          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
736          * root, since its read-only
737          */
738         path->skip_locking = 1;
739         path->search_commit_root = 1;
740         path->reada = READA_FORWARD;
741
742         key.objectid = last;
743         key.offset = 0;
744         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
745
746 next:
747         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
748         if (ret < 0)
749                 goto out;
750
751         leaf = path->nodes[0];
752         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
753
754         while (1) {
755                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
756                         last = (u64)-1;
757                         break;
758                 }
759
760                 if (path->slots[0] < nritems) {
761                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
762                 } else {
763                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
764                         if (ret)
765                                 break;
766
767                         if (need_resched() ||
768                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
769                                 btrfs_release_path(path);
770                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
771                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
772                                 cond_resched();
773                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
774                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
775                                 goto next;
776                         }
777
778                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
779                         if (ret < 0)
780                                 goto out;
781                         if (ret)
782                                 break;
783                         leaf = path->nodes[0];
784                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
785                         continue;
786                 }
787
788                 if (key.objectid < last) {
789                         key.objectid = last;
790                         key.offset = 0;
791                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
792                         btrfs_release_path(path);
793                         goto next;
794                 }
795
796                 if (key.objectid < block_group->start) {
797                         path->slots[0]++;
798                         continue;
799                 }
800
801                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
802                         break;
803
804                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
805                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
806                         u64 space_added;
807
808                         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
809                                                        key.objectid, &space_added);
810                         if (ret)
811                                 goto out;
812                         total_found += space_added;
813                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
814                                 last = key.objectid +
815                                         fs_info->nodesize;
816                         else
817                                 last = key.objectid + key.offset;
818
819                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
820                                 total_found = 0;
821                                 if (wakeup) {
822                                         atomic_inc(&caching_ctl->progress);
823                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
824                                 }
825                         }
826                 }
827                 path->slots[0]++;
828         }
829
830         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
831                                        block_group->start + block_group->length,
832                                        NULL);
833 out:
834         btrfs_free_path(path);
835         return ret;
836 }
837
838 static inline void btrfs_free_excluded_extents(const struct btrfs_block_group *bg)
839 {
840         clear_extent_bits(&bg->fs_info->excluded_extents, bg->start,
841                           bg->start + bg->length - 1, EXTENT_UPTODATE);
842 }
843
844 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
845 {
846         struct btrfs_block_group *block_group;
847         struct btrfs_fs_info *fs_info;
848         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
849         int ret;
850
851         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
852         block_group = caching_ctl->block_group;
853         fs_info = block_group->fs_info;
854
855         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
856         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
857
858         load_block_group_size_class(caching_ctl, block_group);
859         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
860                 ret = load_free_space_cache(block_group);
861                 if (ret == 1) {
862                         ret = 0;
863                         goto done;
864                 }
865
866                 /*
867                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
868                  * CACHE_STARTED and carry on.
869                  */
870                 spin_lock(&block_group->lock);
871                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
872                 spin_unlock(&block_group->lock);
873                 wake_up(&caching_ctl->wait);
874         }
875
876         /*
877          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
878          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
879          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
880          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
881          * the transaction has committed we will be safe.
882          */
883         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
884             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
885                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
886         else
887                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
888 done:
889         spin_lock(&block_group->lock);
890         block_group->caching_ctl = NULL;
891         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
892         spin_unlock(&block_group->lock);
893
894 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
895         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
896                 u64 bytes_used;
897
898                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
899                 spin_lock(&block_group->lock);
900                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
901                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
902                 spin_unlock(&block_group->lock);
903                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
904                 fragment_free_space(block_group);
905         }
906 #endif
907
908         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
909         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
910         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
911
912         wake_up(&caching_ctl->wait);
913
914         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
915         btrfs_put_block_group(block_group);
916 }
917
918 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
919 {
920         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
921         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
922         int ret = 0;
923
924         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
925         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
926                 return 0;
927
928         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
929         if (!caching_ctl)
930                 return -ENOMEM;
931
932         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
933         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
934         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
935         caching_ctl->block_group = cache;
936         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
937         atomic_set(&caching_ctl->progress, 0);
938         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL);
939
940         spin_lock(&cache->lock);
941         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
942                 kfree(caching_ctl);
943
944                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
945                 if (caching_ctl)
946                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
947                 spin_unlock(&cache->lock);
948                 goto out;
949         }
950         WARN_ON(cache->caching_ctl);
951         cache->caching_ctl = caching_ctl;
952         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
953         spin_unlock(&cache->lock);
954
955         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
956         refcount_inc(&caching_ctl->count);
957         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
958         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
959
960         btrfs_get_block_group(cache);
961
962         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
963 out:
964         if (wait && caching_ctl)
965                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
966         if (caching_ctl)
967                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
968
969         return ret;
970 }
971
972 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
973 {
974         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
975                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
976
977         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
978         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
979                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
980         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
981                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
982         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
983                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
984         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
985 }
986
987 /*
988  * Clear incompat bits for the following feature(s):
989  *
990  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
991  *            in the whole filesystem
992  *
993  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
994  */
995 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
996 {
997         bool found_raid56 = false;
998         bool found_raid1c34 = false;
999
1000         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
1001             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
1002             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
1003                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
1004                 struct btrfs_space_info *sinfo;
1005
1006                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
1007                         down_read(&sinfo->groups_sem);
1008                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
1009                                 found_raid56 = true;
1010                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
1011                                 found_raid56 = true;
1012                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
1013                                 found_raid1c34 = true;
1014                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
1015                                 found_raid1c34 = true;
1016                         up_read(&sinfo->groups_sem);
1017                 }
1018                 if (!found_raid56)
1019                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
1020                 if (!found_raid1c34)
1021                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
1022         }
1023 }
1024
1025 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1026                                    struct btrfs_path *path,
1027                                    struct btrfs_block_group *block_group)
1028 {
1029         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1030         struct btrfs_root *root;
1031         struct btrfs_key key;
1032         int ret;
1033
1034         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1035         key.objectid = block_group->start;
1036         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
1037         key.offset = block_group->length;
1038
1039         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1040         if (ret > 0)
1041                 ret = -ENOENT;
1042         if (ret < 0)
1043                 return ret;
1044
1045         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1046         return ret;
1047 }
1048
1049 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
1050                              struct btrfs_chunk_map *map)
1051 {
1052         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1053         struct btrfs_path *path;
1054         struct btrfs_block_group *block_group;
1055         struct btrfs_free_cluster *cluster;
1056         struct inode *inode;
1057         struct kobject *kobj = NULL;
1058         int ret;
1059         int index;
1060         int factor;
1061         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
1062         bool remove_map;
1063         bool remove_rsv = false;
1064
1065         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
1066         if (!block_group)
1067                 return -ENOENT;
1068
1069         BUG_ON(!block_group->ro);
1070
1071         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
1072         /*
1073          * Free the reserved super bytes from this block group before
1074          * remove it.
1075          */
1076         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
1077         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
1078                                   block_group->length);
1079
1080         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
1081         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
1082
1083         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
1084         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
1085         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1086         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1087         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1088
1089         /*
1090          * make sure this block group isn't part of a metadata
1091          * allocation cluster
1092          */
1093         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
1094         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1095         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1096         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1097
1098         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
1099         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
1100
1101         path = btrfs_alloc_path();
1102         if (!path) {
1103                 ret = -ENOMEM;
1104                 goto out;
1105         }
1106
1107         /*
1108          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
1109          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
1110          */
1111         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
1112
1113         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1114         /*
1115          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
1116          * free space inode
1117          */
1118         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1119         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
1120                 list_del_init(&block_group->io_list);
1121
1122                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
1123
1124                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1125                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
1126                 btrfs_put_block_group(block_group);
1127                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1128         }
1129
1130         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
1131                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
1132                 remove_rsv = true;
1133                 btrfs_put_block_group(block_group);
1134         }
1135         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1136         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1137
1138         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
1139         if (ret)
1140                 goto out;
1141
1142         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1143         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
1144                         &fs_info->block_group_cache_tree);
1145         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
1146
1147         /* Once for the block groups rbtree */
1148         btrfs_put_block_group(block_group);
1149
1150         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1151
1152         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1153         /*
1154          * we must use list_del_init so people can check to see if they
1155          * are still on the list after taking the semaphore
1156          */
1157         list_del_init(&block_group->list);
1158         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
1159                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
1160                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
1161                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
1162         }
1163         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1164         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
1165         if (kobj) {
1166                 kobject_del(kobj);
1167                 kobject_put(kobj);
1168         }
1169
1170         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
1171                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
1172
1173         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1174         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
1175         if (!caching_ctl) {
1176                 struct btrfs_caching_control *ctl;
1177
1178                 list_for_each_entry(ctl, &fs_info->caching_block_groups, list) {
1179                         if (ctl->block_group == block_group) {
1180                                 caching_ctl = ctl;
1181                                 refcount_inc(&caching_ctl->count);
1182                                 break;
1183                         }
1184                 }
1185         }
1186         if (caching_ctl)
1187                 list_del_init(&caching_ctl->list);
1188         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1189
1190         if (caching_ctl) {
1191                 /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1192                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1193                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1194         }
1195
1196         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1197         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1198         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1199         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1200
1201         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1202
1203         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1204         list_del_init(&block_group->ro_list);
1205
1206         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1207                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1208                         < block_group->length);
1209                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1210                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1211                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1212                         < block_group->zone_unusable);
1213                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1214                         < block_group->length * factor);
1215         }
1216         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1217         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1218                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1219         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1220                 block_group->zone_unusable;
1221         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1222
1223         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1224
1225         /*
1226          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1227          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1228          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1229          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1230          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1231          * the block group's extent map before the task calling this function
1232          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1233          * another task to attempt to create another block group with the same
1234          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1235          */
1236         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1237         if (ret)
1238                 goto out;
1239
1240         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1241         if (ret < 0)
1242                 goto out;
1243
1244         spin_lock(&block_group->lock);
1245         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags);
1246
1247         /*
1248          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1249          * because we removed the block group from the rbtree
1250          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1251          * even if someone already got this block group before we removed it
1252          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1253          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1254          * entries because we already removed them all when we called
1255          * btrfs_remove_free_space_cache().
1256          *
1257          * And we must not remove the chunk map from the fs_info->mapping_tree
1258          * to prevent the same logical address range and physical device space
1259          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1260          * avoid races with trimming and scrub.
1261          *
1262          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1263          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1264          * currently running transaction might finish and a new one start,
1265          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1266          * physical device locations unless we take this special care.
1267          *
1268          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1269          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1270          * in place until the extents have been discarded completely when
1271          * the transaction commit has completed.
1272          */
1273         remove_map = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1274         spin_unlock(&block_group->lock);
1275
1276         if (remove_map)
1277                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
1278
1279 out:
1280         /* Once for the lookup reference */
1281         btrfs_put_block_group(block_group);
1282         if (remove_rsv)
1283                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
1284         btrfs_free_path(path);
1285         return ret;
1286 }
1287
1288 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1289                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1290 {
1291         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1292         struct btrfs_chunk_map *map;
1293         unsigned int num_items;
1294
1295         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
1296         ASSERT(map != NULL);
1297         ASSERT(map->start == chunk_offset);
1298
1299         /*
1300          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1301          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1302          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1303          *
1304          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1305          * of tree roots).
1306          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1307          * tree).
1308          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1309          * roots).
1310          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1311          * stripe (located in the device tree).
1312          *
1313          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1314          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1315          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1316          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1317          */
1318         num_items = 3 + map->num_stripes;
1319         btrfs_free_chunk_map(map);
1320
1321         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1326  * group @cache.
1327  *
1328  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1329  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1330  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1331  * without checking free space.
1332  *
1333  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1334  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1335  * not this function.
1336  */
1337 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1338 {
1339         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1340         u64 num_bytes;
1341         int ret = -ENOSPC;
1342
1343         spin_lock(&sinfo->lock);
1344         spin_lock(&cache->lock);
1345
1346         if (cache->swap_extents) {
1347                 ret = -ETXTBSY;
1348                 goto out;
1349         }
1350
1351         if (cache->ro) {
1352                 cache->ro++;
1353                 ret = 0;
1354                 goto out;
1355         }
1356
1357         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1358                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1359
1360         /*
1361          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1362          * check of left over space in how much we have allocated.
1363          */
1364         if (force) {
1365                 ret = 0;
1366         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1367                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1368
1369                 /*
1370                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1371                  * free space as buffer.
1372                  */
1373                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1374                         ret = 0;
1375         } else {
1376                 /*
1377                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1378                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1379                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1380                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1381                  */
1382                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1383                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1384                         ret = 0;
1385         }
1386
1387         if (!ret) {
1388                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1389                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1390                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1391                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1392                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1393                         cache->zone_unusable = 0;
1394                 }
1395                 cache->ro++;
1396                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1397         }
1398 out:
1399         spin_unlock(&cache->lock);
1400         spin_unlock(&sinfo->lock);
1401         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1402                 btrfs_info(cache->fs_info,
1403                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1404                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1405         }
1406         return ret;
1407 }
1408
1409 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1410                                  struct btrfs_block_group *bg)
1411 {
1412         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1413         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1414         const u64 start = bg->start;
1415         const u64 end = start + bg->length - 1;
1416         int ret;
1417
1418         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1419         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1420                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1421                                              struct btrfs_transaction, list);
1422                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1423         }
1424         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1425
1426         /*
1427          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1428          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1429          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1430          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1431          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1432          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1433          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1434          * it, leading to an error at unpin_extent_range().
1435          */
1436         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1437         if (prev_trans) {
1438                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1439                                         EXTENT_DIRTY);
1440                 if (ret)
1441                         goto out;
1442         }
1443
1444         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1445                                 EXTENT_DIRTY);
1446 out:
1447         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1448         if (prev_trans)
1449                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1450
1451         return ret == 0;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1456  * space inside of them.
1457  */
1458 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1459 {
1460         LIST_HEAD(retry_list);
1461         struct btrfs_block_group *block_group;
1462         struct btrfs_space_info *space_info;
1463         struct btrfs_trans_handle *trans;
1464         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1465         int ret = 0;
1466
1467         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1468                 return;
1469
1470         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1471                 return;
1472
1473         /*
1474          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1475          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1476          */
1477         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1478                 return;
1479
1480         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1481         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1482                 u64 used;
1483                 int trimming;
1484
1485                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1486                                                struct btrfs_block_group,
1487                                                bg_list);
1488                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1489
1490                 space_info = block_group->space_info;
1491
1492                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1493                         btrfs_put_block_group(block_group);
1494                         continue;
1495                 }
1496                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1497
1498                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1499
1500                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1501                 down_write(&space_info->groups_sem);
1502
1503                 /*
1504                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1505                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1506                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1507                  */
1508                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1509                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1510                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1511                         up_write(&space_info->groups_sem);
1512                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1513                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1514                                                  block_group);
1515                         goto next;
1516                 }
1517
1518                 spin_lock(&space_info->lock);
1519                 spin_lock(&block_group->lock);
1520                 if (btrfs_is_block_group_used(block_group) || block_group->ro ||
1521                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1522                         /*
1523                          * We want to bail if we made new allocations or have
1524                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1525                          * the ro check in case balance is currently acting on
1526                          * this block group.
1527                          *
1528                          * Also bail out if this is the only block group for its
1529                          * type, because otherwise we would lose profile
1530                          * information from fs_info->avail_*_alloc_bits and the
1531                          * next block group of this type would be created with a
1532                          * "single" profile (even if we're in a raid fs) because
1533                          * fs_info->avail_*_alloc_bits would be 0.
1534                          */
1535                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1536                         spin_unlock(&block_group->lock);
1537                         spin_unlock(&space_info->lock);
1538                         up_write(&space_info->groups_sem);
1539                         goto next;
1540                 }
1541
1542                 /*
1543                  * The block group may be unused but there may be space reserved
1544                  * accounting with the existence of that block group, that is,
1545                  * space_info->bytes_may_use was incremented by a task but no
1546                  * space was yet allocated from the block group by the task.
1547                  * That space may or may not be allocated, as we are generally
1548                  * pessimistic about space reservation for metadata as well as
1549                  * for data when using compression (as we reserve space based on
1550                  * the worst case, when data can't be compressed, and before
1551                  * actually attempting compression, before starting writeback).
1552                  *
1553                  * So check if the total space of the space_info minus the size
1554                  * of this block group is less than the used space of the
1555                  * space_info - if that's the case, then it means we have tasks
1556                  * that might be relying on the block group in order to allocate
1557                  * extents, and add back the block group to the unused list when
1558                  * we finish, so that we retry later in case no tasks ended up
1559                  * needing to allocate extents from the block group.
1560                  */
1561                 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);
1562                 if (space_info->total_bytes - block_group->length < used) {
1563                         /*
1564                          * Add a reference for the list, compensate for the ref
1565                          * drop under the "next" label for the
1566                          * fs_info->unused_bgs list.
1567                          */
1568                         btrfs_get_block_group(block_group);
1569                         list_add_tail(&block_group->bg_list, &retry_list);
1570
1571                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1572                         spin_unlock(&block_group->lock);
1573                         spin_unlock(&space_info->lock);
1574                         up_write(&space_info->groups_sem);
1575                         goto next;
1576                 }
1577
1578                 spin_unlock(&block_group->lock);
1579                 spin_unlock(&space_info->lock);
1580
1581                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1582                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1583                 up_write(&space_info->groups_sem);
1584                 if (ret < 0) {
1585                         ret = 0;
1586                         goto next;
1587                 }
1588
1589                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1590                 if (ret < 0) {
1591                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1592                         if (ret == -EAGAIN)
1593                                 ret = 0;
1594                         goto next;
1595                 }
1596
1597                 /*
1598                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1599                  * properly if we fail to join the transaction.
1600                  */
1601                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1602                                                      block_group->start);
1603                 if (IS_ERR(trans)) {
1604                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1605                         ret = PTR_ERR(trans);
1606                         goto next;
1607                 }
1608
1609                 /*
1610                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1611                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1612                  */
1613                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1614                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1615                         goto end_trans;
1616                 }
1617
1618                 /*
1619                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1620                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1621                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1622                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1623                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1624                  */
1625                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1626                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1627                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1628                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1629                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1630                                                  block_group);
1631                         goto end_trans;
1632                 }
1633                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1634
1635                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1636                 spin_lock(&space_info->lock);
1637                 spin_lock(&block_group->lock);
1638
1639                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1640                                                      -block_group->pinned);
1641                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1642                 block_group->pinned = 0;
1643
1644                 spin_unlock(&block_group->lock);
1645                 spin_unlock(&space_info->lock);
1646
1647                 /*
1648                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1649                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1650                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1651                  * before coming down the unused block group path as trimming
1652                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1653                  */
1654                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1655                         goto flip_async;
1656
1657                 /*
1658                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1659                  * need to reset sequential-required zones.
1660                  */
1661                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1662                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1663
1664                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1665                 if (trimming)
1666                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1667
1668                 /*
1669                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1670                  * horribly wrong.
1671                  */
1672                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1673
1674                 if (ret) {
1675                         if (trimming)
1676                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1677                         goto end_trans;
1678                 }
1679
1680                 /*
1681                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1682                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1683                  * until transaction commit to do the actual discard.
1684                  */
1685                 if (trimming) {
1686                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1687                         /*
1688                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1689                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1690                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1691                          */
1692                         list_move(&block_group->bg_list,
1693                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1694                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1695                         btrfs_get_block_group(block_group);
1696                 }
1697 end_trans:
1698                 btrfs_end_transaction(trans);
1699 next:
1700                 btrfs_put_block_group(block_group);
1701                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1702         }
1703         list_splice_tail(&retry_list, &fs_info->unused_bgs);
1704         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1705         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1706         return;
1707
1708 flip_async:
1709         btrfs_end_transaction(trans);
1710         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1711         list_splice_tail(&retry_list, &fs_info->unused_bgs);
1712         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1713         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1714         btrfs_put_block_group(block_group);
1715         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1716 }
1717
1718 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1719 {
1720         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1721
1722         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1723         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1724                 btrfs_get_block_group(bg);
1725                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1726                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1727         } else if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &bg->runtime_flags)) {
1728                 /* Pull out the block group from the reclaim_bgs list. */
1729                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1730                 list_move_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1731         }
1732         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1733 }
1734
1735 /*
1736  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1737  * of the list, so they will get reclaimed first.
1738  */
1739 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1740                            const struct list_head *b)
1741 {
1742         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1743
1744         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1745         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1746
1747         return bg1->used > bg2->used;
1748 }
1749
1750 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1751 {
1752         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1753                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1754         return true;
1755 }
1756
1757 static bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg, u64 bytes_freed)
1758 {
1759         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
1760         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
1761         const u64 new_val = bg->used;
1762         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
1763         u64 thresh;
1764
1765         if (reclaim_thresh == 0)
1766                 return false;
1767
1768         thresh = mult_perc(bg->length, reclaim_thresh);
1769
1770         /*
1771          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
1772          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
1773          */
1774         if (old_val < thresh)
1775                 return false;
1776         if (new_val >= thresh)
1777                 return false;
1778         return true;
1779 }
1780
1781 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1782 {
1783         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1784                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1785         struct btrfs_block_group *bg;
1786         struct btrfs_space_info *space_info;
1787
1788         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1789                 return;
1790
1791         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1792                 return;
1793
1794         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1795                 return;
1796
1797         sb_start_write(fs_info->sb);
1798
1799         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1800                 sb_end_write(fs_info->sb);
1801                 return;
1802         }
1803
1804         /*
1805          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1806          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1807          */
1808         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1809                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1810                 sb_end_write(fs_info->sb);
1811                 return;
1812         }
1813
1814         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1815         /*
1816          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1817          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1818          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1819          */
1820         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1821         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1822                 u64 zone_unusable;
1823                 int ret = 0;
1824
1825                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1826                                       struct btrfs_block_group,
1827                                       bg_list);
1828                 list_del_init(&bg->bg_list);
1829
1830                 space_info = bg->space_info;
1831                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1832
1833                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1834                 down_write(&space_info->groups_sem);
1835
1836                 spin_lock(&bg->lock);
1837                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1838                         /*
1839                          * We want to bail if we made new allocations or have
1840                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1841                          * the ro check in case balance is currently acting on
1842                          * this block group.
1843                          */
1844                         spin_unlock(&bg->lock);
1845                         up_write(&space_info->groups_sem);
1846                         goto next;
1847                 }
1848                 if (bg->used == 0) {
1849                         /*
1850                          * It is possible that we trigger relocation on a block
1851                          * group as its extents are deleted and it first goes
1852                          * below the threshold, then shortly after goes empty.
1853                          *
1854                          * In this case, relocating it does delete it, but has
1855                          * some overhead in relocation specific metadata, looking
1856                          * for the non-existent extents and running some extra
1857                          * transactions, which we can avoid by using one of the
1858                          * other mechanisms for dealing with empty block groups.
1859                          */
1860                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1861                                 btrfs_mark_bg_unused(bg);
1862                         spin_unlock(&bg->lock);
1863                         up_write(&space_info->groups_sem);
1864                         goto next;
1865
1866                 }
1867                 /*
1868                  * The block group might no longer meet the reclaim condition by
1869                  * the time we get around to reclaiming it, so to avoid
1870                  * reclaiming overly full block_groups, skip reclaiming them.
1871                  *
1872                  * Since the decision making process also depends on the amount
1873                  * being freed, pass in a fake giant value to skip that extra
1874                  * check, which is more meaningful when adding to the list in
1875                  * the first place.
1876                  */
1877                 if (!should_reclaim_block_group(bg, bg->length)) {
1878                         spin_unlock(&bg->lock);
1879                         up_write(&space_info->groups_sem);
1880                         goto next;
1881                 }
1882                 spin_unlock(&bg->lock);
1883
1884                 /*
1885                  * Get out fast, in case we're read-only or unmounting the
1886                  * filesystem. It is OK to drop block groups from the list even
1887                  * for the read-only case. As we did sb_start_write(),
1888                  * "mount -o remount,ro" won't happen and read-only filesystem
1889                  * means it is forced read-only due to a fatal error. So, it
1890                  * never gets back to read-write to let us reclaim again.
1891                  */
1892                 if (btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info)) {
1893                         up_write(&space_info->groups_sem);
1894                         goto next;
1895                 }
1896
1897                 /*
1898                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1899                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1900                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1901                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1902                  */
1903                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1904                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1905                 up_write(&space_info->groups_sem);
1906                 if (ret < 0)
1907                         goto next;
1908
1909                 btrfs_info(fs_info,
1910                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1911                                 bg->start,
1912                                 div64_u64(bg->used * 100, bg->length),
1913                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1914                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1915                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1916                 if (ret) {
1917                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1918                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1919                                   bg->start);
1920                 }
1921
1922 next:
1923                 if (ret)
1924                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(bg);
1925                 btrfs_put_block_group(bg);
1926
1927                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1928                 /*
1929                  * Reclaiming all the block groups in the list can take really
1930                  * long.  Prioritize cleaning up unused block groups.
1931                  */
1932                 btrfs_delete_unused_bgs(fs_info);
1933                 /*
1934                  * If we are interrupted by a balance, we can just bail out. The
1935                  * cleaner thread restart again if necessary.
1936                  */
1937                 if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1938                         goto end;
1939                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1940         }
1941         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1942         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1943 end:
1944         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1945         sb_end_write(fs_info->sb);
1946 }
1947
1948 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1949 {
1950         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1951         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1952                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1953         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1954 }
1955
1956 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1957 {
1958         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1959
1960         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1961         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1962                 btrfs_get_block_group(bg);
1963                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1964                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1965         }
1966         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1967 }
1968
1969 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1970                            struct btrfs_path *path)
1971 {
1972         struct btrfs_chunk_map *map;
1973         struct btrfs_block_group_item bg;
1974         struct extent_buffer *leaf;
1975         int slot;
1976         u64 flags;
1977         int ret = 0;
1978
1979         slot = path->slots[0];
1980         leaf = path->nodes[0];
1981
1982         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, key->objectid, key->offset);
1983         if (!map) {
1984                 btrfs_err(fs_info,
1985                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1986                           key->objectid, key->offset);
1987                 return -ENOENT;
1988         }
1989
1990         if (map->start != key->objectid || map->chunk_len != key->offset) {
1991                 btrfs_err(fs_info,
1992                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1993                           key->objectid, key->offset, map->start, map->chunk_len);
1994                 ret = -EUCLEAN;
1995                 goto out_free_map;
1996         }
1997
1998         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1999                            sizeof(bg));
2000         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
2001                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
2002
2003         if (flags != (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2004                 btrfs_err(fs_info,
2005 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
2006                           key->objectid, key->offset, flags,
2007                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & map->type));
2008                 ret = -EUCLEAN;
2009         }
2010
2011 out_free_map:
2012         btrfs_free_chunk_map(map);
2013         return ret;
2014 }
2015
2016 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2017                                   struct btrfs_path *path,
2018                                   struct btrfs_key *key)
2019 {
2020         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2021         int ret;
2022         struct btrfs_key found_key;
2023
2024         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
2025                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
2026                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
2027                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
2028                 }
2029         }
2030         return ret;
2031 }
2032
2033 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
2034 {
2035         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
2036                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
2037
2038         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
2039         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
2040                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
2041         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
2042                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
2043         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
2044                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
2045         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
2046 }
2047
2048 /*
2049  * Map a physical disk address to a list of logical addresses.
2050  *
2051  * @fs_info:       the filesystem
2052  * @chunk_start:   logical address of block group
2053  * @physical:      physical address to map to logical addresses
2054  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
2055  * @naddrs:        length of @logical
2056  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
2057  *
2058  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
2059  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
2060  * block copies.
2061  */
2062 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
2063                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len)
2064 {
2065         struct btrfs_chunk_map *map;
2066         u64 *buf;
2067         u64 bytenr;
2068         u64 data_stripe_length;
2069         u64 io_stripe_size;
2070         int i, nr = 0;
2071         int ret = 0;
2072
2073         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
2074         if (IS_ERR(map))
2075                 return -EIO;
2076
2077         data_stripe_length = map->stripe_size;
2078         io_stripe_size = BTRFS_STRIPE_LEN;
2079         chunk_start = map->start;
2080
2081         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
2082         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
2083                 io_stripe_size = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
2084
2085         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
2086         if (!buf) {
2087                 ret = -ENOMEM;
2088                 goto out;
2089         }
2090
2091         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2092                 bool already_inserted = false;
2093                 u32 stripe_nr;
2094                 u32 offset;
2095                 int j;
2096
2097                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
2098                               data_stripe_length))
2099                         continue;
2100
2101                 stripe_nr = (physical - map->stripes[i].physical) >>
2102                             BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
2103                 offset = (physical - map->stripes[i].physical) &
2104                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
2105
2106                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
2107                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10))
2108                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr * map->num_stripes + i,
2109                                             map->sub_stripes);
2110                 /*
2111                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
2112                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
2113                  * instead of map->stripe_len
2114                  */
2115                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
2116
2117                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
2118                 for (j = 0; j < nr; j++) {
2119                         if (buf[j] == bytenr) {
2120                                 already_inserted = true;
2121                                 break;
2122                         }
2123                 }
2124
2125                 if (!already_inserted)
2126                         buf[nr++] = bytenr;
2127         }
2128
2129         *logical = buf;
2130         *naddrs = nr;
2131         *stripe_len = io_stripe_size;
2132 out:
2133         btrfs_free_chunk_map(map);
2134         return ret;
2135 }
2136
2137 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
2138 {
2139         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2140         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
2141         u64 bytenr;
2142         u64 *logical;
2143         int stripe_len;
2144         int i, nr, ret;
2145
2146         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
2147                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
2148                 cache->bytes_super += stripe_len;
2149                 ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, cache->start,
2150                                      cache->start + stripe_len - 1,
2151                                      EXTENT_UPTODATE, NULL);
2152                 if (ret)
2153                         return ret;
2154         }
2155
2156         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
2157                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
2158                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start,
2159                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
2160                 if (ret)
2161                         return ret;
2162
2163                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
2164                 if (zoned && nr) {
2165                         kfree(logical);
2166                         btrfs_err(fs_info,
2167                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
2168                                   cache->start);
2169                         return -EUCLEAN;
2170                 }
2171
2172                 while (nr--) {
2173                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
2174                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
2175
2176                         cache->bytes_super += len;
2177                         ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, logical[nr],
2178                                              logical[nr] + len - 1,
2179                                              EXTENT_UPTODATE, NULL);
2180                         if (ret) {
2181                                 kfree(logical);
2182                                 return ret;
2183                         }
2184                 }
2185
2186                 kfree(logical);
2187         }
2188         return 0;
2189 }
2190
2191 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
2192                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
2193 {
2194         struct btrfs_block_group *cache;
2195
2196         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
2197         if (!cache)
2198                 return NULL;
2199
2200         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
2201                                         GFP_NOFS);
2202         if (!cache->free_space_ctl) {
2203                 kfree(cache);
2204                 return NULL;
2205         }
2206
2207         cache->start = start;
2208
2209         cache->fs_info = fs_info;
2210         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
2211
2212         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
2213
2214         refcount_set(&cache->refs, 1);
2215         spin_lock_init(&cache->lock);
2216         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
2217         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
2218         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
2219         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
2220         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
2221         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
2222         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
2223         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
2224         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
2225         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
2226         atomic_set(&cache->frozen, 0);
2227         mutex_init(&cache->free_space_lock);
2228
2229         return cache;
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
2234  * group
2235  */
2236 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2237 {
2238         u64 start = 0;
2239         int ret = 0;
2240
2241         while (1) {
2242                 struct btrfs_chunk_map *map;
2243                 struct btrfs_block_group *bg;
2244
2245                 /*
2246                  * btrfs_find_chunk_map() will return the first chunk map
2247                  * intersecting the range, so setting @length to 1 is enough to
2248                  * get the first chunk.
2249                  */
2250                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, start, 1);
2251                 if (!map)
2252                         break;
2253
2254                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
2255                 if (!bg) {
2256                         btrfs_err(fs_info,
2257         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
2258                                      map->start, map->chunk_len);
2259                         ret = -EUCLEAN;
2260                         btrfs_free_chunk_map(map);
2261                         break;
2262                 }
2263                 if (bg->start != map->start || bg->length != map->chunk_len ||
2264                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
2265                     (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2266                         btrfs_err(fs_info,
2267 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
2268                                 map->start, map->chunk_len,
2269                                 map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
2270                                 bg->start, bg->length,
2271                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
2272                         ret = -EUCLEAN;
2273                         btrfs_free_chunk_map(map);
2274                         btrfs_put_block_group(bg);
2275                         break;
2276                 }
2277                 start = map->start + map->chunk_len;
2278                 btrfs_free_chunk_map(map);
2279                 btrfs_put_block_group(bg);
2280         }
2281         return ret;
2282 }
2283
2284 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2285                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2286                                 const struct btrfs_key *key,
2287                                 int need_clear)
2288 {
2289         struct btrfs_block_group *cache;
2290         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2291         int ret;
2292
2293         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2294
2295         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2296         if (!cache)
2297                 return -ENOMEM;
2298
2299         cache->length = key->offset;
2300         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2301         cache->commit_used = cache->used;
2302         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2303         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2304
2305         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2306
2307         if (need_clear) {
2308                 /*
2309                  * When we mount with old space cache, we need to
2310                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2311                  *
2312                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2313                  *    truncate the old free space cache inode and
2314                  *    setup a new one.
2315                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2316                  *    the new space cache info onto disk.
2317                  */
2318                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2319                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2320         }
2321         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2322             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2323                         btrfs_err(info,
2324 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2325                                   cache->start);
2326                         ret = -EINVAL;
2327                         goto error;
2328         }
2329
2330         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2331         if (ret) {
2332                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2333                           cache->start);
2334                 goto error;
2335         }
2336
2337         /*
2338          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2339          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2340          * than we actually do.
2341          */
2342         ret = exclude_super_stripes(cache);
2343         if (ret) {
2344                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2345                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2346                 goto error;
2347         }
2348
2349         /*
2350          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2351          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2352          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2353          * zone_unusable space.
2354          *
2355          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2356          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2357          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2358          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2359          * in the full case.
2360          */
2361         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2362                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2363                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2364                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2365         } else if (cache->length == cache->used) {
2366                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2367                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2368         } else if (cache->used == 0) {
2369                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2370                 ret = btrfs_add_new_free_space(cache, cache->start,
2371                                                cache->start + cache->length, NULL);
2372                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2373                 if (ret)
2374                         goto error;
2375         }
2376
2377         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2378         if (ret) {
2379                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2380                 goto error;
2381         }
2382         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2383         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2384
2385         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2386         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2387                 if (cache->used == 0) {
2388                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2389                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2390                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2391                         else
2392                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2393                 }
2394         } else {
2395                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2396         }
2397
2398         return 0;
2399 error:
2400         btrfs_put_block_group(cache);
2401         return ret;
2402 }
2403
2404 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2405 {
2406         struct rb_node *node;
2407         int ret = 0;
2408
2409         for (node = rb_first_cached(&fs_info->mapping_tree); node; node = rb_next(node)) {
2410                 struct btrfs_chunk_map *map;
2411                 struct btrfs_block_group *bg;
2412
2413                 map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
2414                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, map->start);
2415                 if (!bg) {
2416                         ret = -ENOMEM;
2417                         break;
2418                 }
2419
2420                 /* Fill dummy cache as FULL */
2421                 bg->length = map->chunk_len;
2422                 bg->flags = map->type;
2423                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2424                 bg->used = map->chunk_len;
2425                 bg->flags = map->type;
2426                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2427                 /*
2428                  * We may have some valid block group cache added already, in
2429                  * that case we skip to the next one.
2430                  */
2431                 if (ret == -EEXIST) {
2432                         ret = 0;
2433                         btrfs_put_block_group(bg);
2434                         continue;
2435                 }
2436
2437                 if (ret) {
2438                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2439                         btrfs_put_block_group(bg);
2440                         break;
2441                 }
2442
2443                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2444
2445                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2446         }
2447         if (!ret)
2448                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2449         return ret;
2450 }
2451
2452 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2453 {
2454         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2455         struct btrfs_path *path;
2456         int ret;
2457         struct btrfs_block_group *cache;
2458         struct btrfs_space_info *space_info;
2459         struct btrfs_key key;
2460         int need_clear = 0;
2461         u64 cache_gen;
2462
2463         /*
2464          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2465          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2466          * need to waste time searching block group items.
2467          *
2468          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2469          * no need for a full incompat flag.
2470          */
2471         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2472                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2473                 return fill_dummy_bgs(info);
2474
2475         key.objectid = 0;
2476         key.offset = 0;
2477         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2478         path = btrfs_alloc_path();
2479         if (!path)
2480                 return -ENOMEM;
2481
2482         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2483         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2484             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2485                 need_clear = 1;
2486         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2487                 need_clear = 1;
2488
2489         while (1) {
2490                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2491                 struct extent_buffer *leaf;
2492                 int slot;
2493
2494                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2495                 if (ret > 0)
2496                         break;
2497                 if (ret != 0)
2498                         goto error;
2499
2500                 leaf = path->nodes[0];
2501                 slot = path->slots[0];
2502
2503                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2504                                    sizeof(bgi));
2505
2506                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2507                 btrfs_release_path(path);
2508                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2509                 if (ret < 0)
2510                         goto error;
2511                 key.objectid += key.offset;
2512                 key.offset = 0;
2513         }
2514         btrfs_release_path(path);
2515
2516         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2517                 int i;
2518
2519                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2520                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2521                                 continue;
2522                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2523                                                  struct btrfs_block_group,
2524                                                  list);
2525                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2526                 }
2527
2528                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2529                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2530                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2531                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2532                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2533                         continue;
2534                 /*
2535                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2536                  * mirrored block groups.
2537                  */
2538                 list_for_each_entry(cache,
2539                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2540                                 list)
2541                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2542                 list_for_each_entry(cache,
2543                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2544                                 list)
2545                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2546         }
2547
2548         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2549         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2550 error:
2551         btrfs_free_path(path);
2552         /*
2553          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2554          * rescue=ibadroots mount option.
2555          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2556          * continue to mount and grab their data.
2557          */
2558         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2559                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2560         return ret;
2561 }
2562
2563 /*
2564  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2565  * allocation.
2566  *
2567  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2568  * phases.
2569  */
2570 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2571                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2572 {
2573         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2574         struct btrfs_block_group_item bgi;
2575         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2576         struct btrfs_key key;
2577         u64 old_commit_used;
2578         int ret;
2579
2580         spin_lock(&block_group->lock);
2581         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2582         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2583                                                    block_group->global_root_id);
2584         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2585         old_commit_used = block_group->commit_used;
2586         block_group->commit_used = block_group->used;
2587         key.objectid = block_group->start;
2588         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2589         key.offset = block_group->length;
2590         spin_unlock(&block_group->lock);
2591
2592         ret = btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2593         if (ret < 0) {
2594                 spin_lock(&block_group->lock);
2595                 block_group->commit_used = old_commit_used;
2596                 spin_unlock(&block_group->lock);
2597         }
2598
2599         return ret;
2600 }
2601
2602 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2603                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2604                             u64 start, u64 num_bytes)
2605 {
2606         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2607         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2608         struct btrfs_path *path;
2609         struct btrfs_dev_extent *extent;
2610         struct extent_buffer *leaf;
2611         struct btrfs_key key;
2612         int ret;
2613
2614         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2615         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2616         path = btrfs_alloc_path();
2617         if (!path)
2618                 return -ENOMEM;
2619
2620         key.objectid = device->devid;
2621         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2622         key.offset = start;
2623         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2624         if (ret)
2625                 goto out;
2626
2627         leaf = path->nodes[0];
2628         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2629         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2630         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2631                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2632         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2633
2634         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2635         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2636 out:
2637         btrfs_free_path(path);
2638         return ret;
2639 }
2640
2641 /*
2642  * This function belongs to phase 2.
2643  *
2644  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2645  * phases.
2646  */
2647 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2648                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2649 {
2650         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2651         struct btrfs_device *device;
2652         struct btrfs_chunk_map *map;
2653         u64 dev_offset;
2654         int i;
2655         int ret = 0;
2656
2657         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2658         if (IS_ERR(map))
2659                 return PTR_ERR(map);
2660
2661         /*
2662          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2663          * a device replace operation that replaces the device object associated
2664          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2665          * at any time during that final phase of the device replace operation
2666          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2667          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2668          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2669          */
2670         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2671         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2672                 device = map->stripes[i].dev;
2673                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2674
2675                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2676                                         map->stripe_size);
2677                 if (ret)
2678                         break;
2679         }
2680         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2681
2682         btrfs_free_chunk_map(map);
2683         return ret;
2684 }
2685
2686 /*
2687  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2688  * chunk allocation.
2689  *
2690  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2691  * phases.
2692  */
2693 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2694 {
2695         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2696         struct btrfs_block_group *block_group;
2697         int ret = 0;
2698
2699         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2700                 int index;
2701
2702                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2703                                                struct btrfs_block_group,
2704                                                bg_list);
2705                 if (ret)
2706                         goto next;
2707
2708                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2709
2710                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2711                 if (ret)
2712                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2713                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2714                               &block_group->runtime_flags)) {
2715                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2716                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2717                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2718                         if (ret)
2719                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2720                 }
2721                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2722                                          block_group->length);
2723                 if (ret)
2724                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2725                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2726
2727                 /*
2728                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2729                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2730                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2731                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2732                  */
2733                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2734                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2735
2736                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2737 next:
2738                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2739                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2740                 clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &block_group->runtime_flags);
2741
2742                 /*
2743                  * If the block group is still unused, add it to the list of
2744                  * unused block groups. The block group may have been created in
2745                  * order to satisfy a space reservation, in which case the
2746                  * extent allocation only happens later. But often we don't
2747                  * actually need to allocate space that we previously reserved,
2748                  * so the block group may become unused for a long time. For
2749                  * example for metadata we generally reserve space for a worst
2750                  * possible scenario, but then don't end up allocating all that
2751                  * space or none at all (due to no need to COW, extent buffers
2752                  * were already COWed in the current transaction and still
2753                  * unwritten, tree heights lower than the maximum possible
2754                  * height, etc). For data we generally reserve the axact amount
2755                  * of space we are going to allocate later, the exception is
2756                  * when using compression, as we must reserve space based on the
2757                  * uncompressed data size, because the compression is only done
2758                  * when writeback triggered and we don't know how much space we
2759                  * are actually going to need, so we reserve the uncompressed
2760                  * size because the data may be uncompressible in the worst case.
2761                  */
2762                 if (ret == 0) {
2763                         bool used;
2764
2765                         spin_lock(&block_group->lock);
2766                         used = btrfs_is_block_group_used(block_group);
2767                         spin_unlock(&block_group->lock);
2768
2769                         if (!used)
2770                                 btrfs_mark_bg_unused(block_group);
2771                 }
2772         }
2773         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2774 }
2775
2776 /*
2777  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2778  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2779  */
2780 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2781 {
2782         u64 div = SZ_1G;
2783         u64 index;
2784
2785         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2786                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2787
2788         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2789         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2790                 div = SZ_128M;
2791
2792         offset = div64_u64(offset, div);
2793         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2794         return index;
2795 }
2796
2797 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2798                                                  u64 type,
2799                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2800 {
2801         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2802         struct btrfs_block_group *cache;
2803         int ret;
2804
2805         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2806
2807         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2808         if (!cache)
2809                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2810
2811         /*
2812          * Mark it as new before adding it to the rbtree of block groups or any
2813          * list, so that no other task finds it and calls btrfs_mark_bg_unused()
2814          * before the new flag is set.
2815          */
2816         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &cache->runtime_flags);
2817
2818         cache->length = size;
2819         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2820         cache->flags = type;
2821         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2822         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2823
2824         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2825                 set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEEDS_FREE_SPACE, &cache->runtime_flags);
2826
2827         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2828         if (ret) {
2829                 btrfs_put_block_group(cache);
2830                 return ERR_PTR(ret);
2831         }
2832
2833         ret = exclude_super_stripes(cache);
2834         if (ret) {
2835                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2836                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2837                 btrfs_put_block_group(cache);
2838                 return ERR_PTR(ret);
2839         }
2840
2841         ret = btrfs_add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size, NULL);
2842         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2843         if (ret) {
2844                 btrfs_put_block_group(cache);
2845                 return ERR_PTR(ret);
2846         }
2847
2848         /*
2849          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2850          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2851          * with its ->space_info set.
2852          */
2853         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2854         ASSERT(cache->space_info);
2855
2856         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2857         if (ret) {
2858                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2859                 btrfs_put_block_group(cache);
2860                 return ERR_PTR(ret);
2861         }
2862
2863         /*
2864          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2865          * the rbtree, update the space info's counters.
2866          */
2867         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2868         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2869         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2870
2871 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2872         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2873                 cache->space_info->bytes_used += size >> 1;
2874                 fragment_free_space(cache);
2875         }
2876 #endif
2877
2878         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2879         btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2880
2881         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2882         return cache;
2883 }
2884
2885 /*
2886  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2887  * group.
2888  *
2889  * @cache:              the destination block group
2890  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2891  *                      ensure we still have some free space after marking this
2892  *                      block group RO.
2893  */
2894 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2895                              bool do_chunk_alloc)
2896 {
2897         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2898         struct btrfs_trans_handle *trans;
2899         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2900         u64 alloc_flags;
2901         int ret;
2902         bool dirty_bg_running;
2903
2904         /*
2905          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2906          * mount.
2907          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2908          * Thus here we skip all chunk allocations.
2909          */
2910         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2911                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2912                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2913                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2914                 return ret;
2915         }
2916
2917         do {
2918                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2919                 if (IS_ERR(trans))
2920                         return PTR_ERR(trans);
2921
2922                 dirty_bg_running = false;
2923
2924                 /*
2925                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2926                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2927                  * back off and let this transaction commit.
2928                  */
2929                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2930                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2931                         u64 transid = trans->transid;
2932
2933                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2934                         btrfs_end_transaction(trans);
2935
2936                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2937                         if (ret)
2938                                 return ret;
2939                         dirty_bg_running = true;
2940                 }
2941         } while (dirty_bg_running);
2942
2943         if (do_chunk_alloc) {
2944                 /*
2945                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2946                  * corresponding block group with the new raid level.
2947                  */
2948                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2949                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2950                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2951                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2952                         /*
2953                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2954                          * already allocated at the new raid level to carry on
2955                          */
2956                         if (ret == -ENOSPC)
2957                                 ret = 0;
2958                         if (ret < 0)
2959                                 goto out;
2960                 }
2961         }
2962
2963         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2964         if (!ret)
2965                 goto out;
2966         if (ret == -ETXTBSY)
2967                 goto unlock_out;
2968
2969         /*
2970          * Skip chunk allocation if the bg is SYSTEM, this is to avoid system
2971          * chunk allocation storm to exhaust the system chunk array.  Otherwise
2972          * we still want to try our best to mark the block group read-only.
2973          */
2974         if (!do_chunk_alloc && ret == -ENOSPC &&
2975             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM))
2976                 goto unlock_out;
2977
2978         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2979         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2980         if (ret < 0)
2981                 goto out;
2982         /*
2983          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2984          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2985          */
2986         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2987         if (ret < 0)
2988                 goto out;
2989
2990         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2991         if (ret == -ETXTBSY)
2992                 goto unlock_out;
2993 out:
2994         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2995                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2996                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2997                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2998                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2999         }
3000 unlock_out:
3001         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
3002
3003         btrfs_end_transaction(trans);
3004         return ret;
3005 }
3006
3007 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
3008 {
3009         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
3010         u64 num_bytes;
3011
3012         BUG_ON(!cache->ro);
3013
3014         spin_lock(&sinfo->lock);
3015         spin_lock(&cache->lock);
3016         if (!--cache->ro) {
3017                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
3018                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
3019                         cache->zone_unusable =
3020                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
3021                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
3022                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
3023                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
3024                 }
3025                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
3026                             cache->pinned - cache->bytes_super -
3027                             cache->zone_unusable - cache->used;
3028                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
3029                 list_del_init(&cache->ro_list);
3030         }
3031         spin_unlock(&cache->lock);
3032         spin_unlock(&sinfo->lock);
3033 }
3034
3035 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
3036                                    struct btrfs_path *path,
3037                                    struct btrfs_block_group *cache)
3038 {
3039         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3040         int ret;
3041         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
3042         unsigned long bi;
3043         struct extent_buffer *leaf;
3044         struct btrfs_block_group_item bgi;
3045         struct btrfs_key key;
3046         u64 old_commit_used;
3047         u64 used;
3048
3049         /*
3050          * Block group items update can be triggered out of commit transaction
3051          * critical section, thus we need a consistent view of used bytes.
3052          * We cannot use cache->used directly outside of the spin lock, as it
3053          * may be changed.
3054          */
3055         spin_lock(&cache->lock);
3056         old_commit_used = cache->commit_used;
3057         used = cache->used;
3058         /* No change in used bytes, can safely skip it. */
3059         if (cache->commit_used == used) {
3060                 spin_unlock(&cache->lock);
3061                 return 0;
3062         }
3063         cache->commit_used = used;
3064         spin_unlock(&cache->lock);
3065
3066         key.objectid = cache->start;
3067         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
3068         key.offset = cache->length;
3069
3070         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
3071         if (ret) {
3072                 if (ret > 0)
3073                         ret = -ENOENT;
3074                 goto fail;
3075         }
3076
3077         leaf = path->nodes[0];
3078         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
3079         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, used);
3080         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
3081                                                    cache->global_root_id);
3082         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
3083         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
3084         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
3085 fail:
3086         btrfs_release_path(path);
3087         /*
3088          * We didn't update the block group item, need to revert commit_used
3089          * unless the block group item didn't exist yet - this is to prevent a
3090          * race with a concurrent insertion of the block group item, with
3091          * insert_block_group_item(), that happened just after we attempted to
3092          * update. In that case we would reset commit_used to 0 just after the
3093          * insertion set it to a value greater than 0 - if the block group later
3094          * becomes with 0 used bytes, we would incorrectly skip its update.
3095          */
3096         if (ret < 0 && ret != -ENOENT) {
3097                 spin_lock(&cache->lock);
3098                 cache->commit_used = old_commit_used;
3099                 spin_unlock(&cache->lock);
3100         }
3101         return ret;
3102
3103 }
3104
3105 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
3106                             struct btrfs_trans_handle *trans,
3107                             struct btrfs_path *path)
3108 {
3109         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
3110         struct inode *inode = NULL;
3111         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3112         u64 alloc_hint = 0;
3113         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
3114         u64 cache_size = 0;
3115         int retries = 0;
3116         int ret = 0;
3117
3118         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3119                 return 0;
3120
3121         /*
3122          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
3123          * block group.
3124          */
3125         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
3126                 spin_lock(&block_group->lock);
3127                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
3128                 spin_unlock(&block_group->lock);
3129                 return 0;
3130         }
3131
3132         if (TRANS_ABORTED(trans))
3133                 return 0;
3134 again:
3135         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
3136         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
3137                 ret = PTR_ERR(inode);
3138                 btrfs_release_path(path);
3139                 goto out;
3140         }
3141
3142         if (IS_ERR(inode)) {
3143                 BUG_ON(retries);
3144                 retries++;
3145
3146                 if (block_group->ro)
3147                         goto out_free;
3148
3149                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
3150                 if (ret)
3151                         goto out_free;
3152                 goto again;
3153         }
3154
3155         /*
3156          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
3157          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
3158          * time.
3159          */
3160         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
3161         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
3162         if (ret) {
3163                 /*
3164                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
3165                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
3166                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
3167                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
3168                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
3169                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
3170                  * transaction, this only happens in really bad situations
3171                  * anyway.
3172                  */
3173                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3174                 goto out_put;
3175         }
3176         WARN_ON(ret);
3177
3178         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
3179         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
3180             i_size_read(inode)) {
3181                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3182                 goto out_put;
3183         }
3184
3185         if (i_size_read(inode) > 0) {
3186                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
3187                                         &fs_info->global_block_rsv);
3188                 if (ret)
3189                         goto out_put;
3190
3191                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
3192                 if (ret)
3193                         goto out_put;
3194         }
3195
3196         spin_lock(&block_group->lock);
3197         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
3198             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
3199                 /*
3200                  * don't bother trying to write stuff out _if_
3201                  * a) we're not cached,
3202                  * b) we're with nospace_cache mount option,
3203                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
3204                  */
3205                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
3206                 spin_unlock(&block_group->lock);
3207                 goto out_put;
3208         }
3209         spin_unlock(&block_group->lock);
3210
3211         /*
3212          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
3213          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
3214          */
3215         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
3216                 ret = -ENOSPC;
3217                 goto out_put;
3218         }
3219
3220         /*
3221          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
3222          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
3223          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
3224          * cache.
3225          */
3226         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
3227         if (!cache_size)
3228                 cache_size = 1;
3229
3230         cache_size *= 16;
3231         cache_size *= fs_info->sectorsize;
3232
3233         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
3234                                           cache_size, false);
3235         if (ret)
3236                 goto out_put;
3237
3238         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
3239                                               cache_size, cache_size,
3240                                               &alloc_hint);
3241         /*
3242          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
3243          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
3244          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
3245          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
3246          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
3247          * space the next time around.
3248          */
3249         if (!ret)
3250                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3251         else if (ret == -ENOSPC)
3252                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
3253
3254 out_put:
3255         iput(inode);
3256 out_free:
3257         btrfs_release_path(path);
3258 out:
3259         spin_lock(&block_group->lock);
3260         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
3261                 block_group->cache_generation = trans->transid;
3262         block_group->disk_cache_state = dcs;
3263         spin_unlock(&block_group->lock);
3264
3265         extent_changeset_free(data_reserved);
3266         return ret;
3267 }
3268
3269 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
3270 {
3271         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3272         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
3273         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3274         struct btrfs_path *path;
3275
3276         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
3277             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3278                 return 0;
3279
3280         path = btrfs_alloc_path();
3281         if (!path)
3282                 return -ENOMEM;
3283
3284         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
3285         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
3286                                  dirty_list) {
3287                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
3288                         cache_save_setup(cache, trans, path);
3289         }
3290
3291         btrfs_free_path(path);
3292         return 0;
3293 }
3294
3295 /*
3296  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
3297  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
3298  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
3299  * lot of latency into the commit.
3300  *
3301  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
3302  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
3303  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
3304  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
3305  * join the commit.
3306  */
3307 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3308 {
3309         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3310         struct btrfs_block_group *cache;
3311         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3312         int ret = 0;
3313         int should_put;
3314         struct btrfs_path *path = NULL;
3315         LIST_HEAD(dirty);
3316         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3317         int loops = 0;
3318
3319         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3320         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3321                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3322                 return 0;
3323         }
3324         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3325         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3326
3327 again:
3328         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
3329         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
3330
3331         if (!path) {
3332                 path = btrfs_alloc_path();
3333                 if (!path) {
3334                         ret = -ENOMEM;
3335                         goto out;
3336                 }
3337         }
3338
3339         /*
3340          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
3341          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
3342          * writing out the cache
3343          */
3344         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3345         while (!list_empty(&dirty)) {
3346                 bool drop_reserve = true;
3347
3348                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
3349                                          dirty_list);
3350                 /*
3351                  * This can happen if something re-dirties a block group that
3352                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
3353                  * it all again
3354                  */
3355                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3356                         list_del_init(&cache->io_list);
3357                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3358                         btrfs_put_block_group(cache);
3359                 }
3360
3361
3362                 /*
3363                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3364                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3365                  * we wait.
3366                  *
3367                  * Since we're not running in the commit critical section
3368                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3369                  */
3370                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3371                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3372                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3373
3374                 should_put = 1;
3375
3376                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3377
3378                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3379                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3380                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3381                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3382                                 should_put = 0;
3383
3384                                 /*
3385                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3386                                  * io_list, also refer to the definition of
3387                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3388                                  */
3389                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3390                         } else {
3391                                 /*
3392                                  * If we failed to write the cache, the
3393                                  * generation will be bad and life goes on
3394                                  */
3395                                 ret = 0;
3396                         }
3397                 }
3398                 if (!ret) {
3399                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3400                         /*
3401                          * Our block group might still be attached to the list
3402                          * of new block groups in the transaction handle of some
3403                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3404                          * means its block group item isn't yet in the extent
3405                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3406                          * try again later in the critical section of the
3407                          * transaction commit.
3408                          */
3409                         if (ret == -ENOENT) {
3410                                 ret = 0;
3411                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3412                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3413                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3414                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3415                                         btrfs_get_block_group(cache);
3416                                         drop_reserve = false;
3417                                 }
3418                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3419                         } else if (ret) {
3420                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3421                         }
3422                 }
3423
3424                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3425                 if (should_put)
3426                         btrfs_put_block_group(cache);
3427                 if (drop_reserve)
3428                         btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3429                 /*
3430                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3431                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3432                  * removed.
3433                  */
3434                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3435                 if (ret)
3436                         goto out;
3437                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3438         }
3439         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3440
3441         /*
3442          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3443          * and then loop back (just once)
3444          */
3445         if (!ret)
3446                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3447         if (!ret && loops == 0) {
3448                 loops++;
3449                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3450                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3451                 /*
3452                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3453                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3454                  */
3455                 if (!list_empty(&dirty)) {
3456                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3457                         goto again;
3458                 }
3459                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3460         }
3461 out:
3462         if (ret < 0) {
3463                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3464                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3465                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3466                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3467         }
3468
3469         btrfs_free_path(path);
3470         return ret;
3471 }
3472
3473 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3474 {
3475         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3476         struct btrfs_block_group *cache;
3477         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3478         int ret = 0;
3479         int should_put;
3480         struct btrfs_path *path;
3481         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3482
3483         path = btrfs_alloc_path();
3484         if (!path)
3485                 return -ENOMEM;
3486
3487         /*
3488          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3489          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3490          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3491          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3492          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3493          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3494          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3495          * caches is triggered by an earlier call to
3496          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3497          * loop.
3498          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3499          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3500          * in one shot.
3501          */
3502         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3503         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3504                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3505                                          struct btrfs_block_group,
3506                                          dirty_list);
3507
3508                 /*
3509                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3510                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3511                  * then do it all again
3512                  */
3513                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3514                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3515                         list_del_init(&cache->io_list);
3516                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3517                         btrfs_put_block_group(cache);
3518                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3519                 }
3520
3521                 /*
3522                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3523                  * any pending IO
3524                  */
3525                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3526                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3527                 should_put = 1;
3528
3529                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3530
3531                 if (!ret)
3532                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, U64_MAX);
3533
3534                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3535                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3536                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3537                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3538                                 should_put = 0;
3539                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3540                         } else {
3541                                 /*
3542                                  * If we failed to write the cache, the
3543                                  * generation will be bad and life goes on
3544                                  */
3545                                 ret = 0;
3546                         }
3547                 }
3548                 if (!ret) {
3549                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3550                         /*
3551                          * One of the free space endio workers might have
3552                          * created a new block group while updating a free space
3553                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3554                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3555                          * which case the new block group is still attached to
3556                          * its transaction handle and its creation has not
3557                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3558                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3559                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3560                          * very rare case so no need for a more efficient and
3561                          * complex approach.
3562                          */
3563                         if (ret == -ENOENT) {
3564                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3565                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3566                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3567                         }
3568                         if (ret)
3569                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3570                 }
3571
3572                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3573                 if (should_put)
3574                         btrfs_put_block_group(cache);
3575                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3576                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3577         }
3578         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3579
3580         /*
3581          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3582          * to use it without any locking
3583          */
3584         while (!list_empty(io)) {
3585                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3586                                          io_list);
3587                 list_del_init(&cache->io_list);
3588                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3589                 btrfs_put_block_group(cache);
3590         }
3591
3592         btrfs_free_path(path);
3593         return ret;
3594 }
3595
3596 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3597                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3598 {
3599         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3600         struct btrfs_space_info *space_info;
3601         struct btrfs_block_group *cache;
3602         u64 old_val;
3603         bool reclaim = false;
3604         bool bg_already_dirty = true;
3605         int factor;
3606
3607         /* Block accounting for super block */
3608         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3609         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3610         if (alloc)
3611                 old_val += num_bytes;
3612         else
3613                 old_val -= num_bytes;
3614         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3615         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3616
3617         cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3618         if (!cache)
3619                 return -ENOENT;
3620
3621         /* An extent can not span multiple block groups. */
3622         ASSERT(bytenr + num_bytes <= cache->start + cache->length);
3623
3624         space_info = cache->space_info;
3625         factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3626
3627         /*
3628          * If this block group has free space cache written out, we need to make
3629          * sure to load it if we are removing space.  This is because we need
3630          * the unpinning stage to actually add the space back to the block group,
3631          * otherwise we will leak space.
3632          */
3633         if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3634                 btrfs_cache_block_group(cache, true);
3635
3636         spin_lock(&space_info->lock);
3637         spin_lock(&cache->lock);
3638
3639         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3640             cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3641                 cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3642
3643         old_val = cache->used;
3644         if (alloc) {
3645                 old_val += num_bytes;
3646                 cache->used = old_val;
3647                 cache->reserved -= num_bytes;
3648                 space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3649                 space_info->bytes_used += num_bytes;
3650                 space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3651                 spin_unlock(&cache->lock);
3652                 spin_unlock(&space_info->lock);
3653         } else {
3654                 old_val -= num_bytes;
3655                 cache->used = old_val;
3656                 cache->pinned += num_bytes;
3657                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info, space_info, num_bytes);
3658                 space_info->bytes_used -= num_bytes;
3659                 space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3660
3661                 reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3662
3663                 spin_unlock(&cache->lock);
3664                 spin_unlock(&space_info->lock);
3665
3666                 set_extent_bit(&trans->transaction->pinned_extents, bytenr,
3667                                bytenr + num_bytes - 1, EXTENT_DIRTY, NULL);
3668         }
3669
3670         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3671         if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3672                 list_add_tail(&cache->dirty_list, &trans->transaction->dirty_bgs);
3673                 bg_already_dirty = false;
3674                 btrfs_get_block_group(cache);
3675         }
3676         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3677
3678         /*
3679          * No longer have used bytes in this block group, queue it for deletion.
3680          * We do this after adding the block group to the dirty list to avoid
3681          * races between cleaner kthread and space cache writeout.
3682          */
3683         if (!alloc && old_val == 0) {
3684                 if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3685                         btrfs_mark_bg_unused(cache);
3686         } else if (!alloc && reclaim) {
3687                 btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3688         }
3689
3690         btrfs_put_block_group(cache);
3691
3692         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3693         if (!bg_already_dirty)
3694                 btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_updates(info);
3695
3696         return 0;
3697 }
3698
3699 /*
3700  * Update the block_group and space info counters.
3701  *
3702  * @cache:      The cache we are manipulating
3703  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3704  *              @num_bytes except for the compress path.
3705  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3706  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3707  *
3708  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3709  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3710  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3711  */
3712 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3713                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc,
3714                              bool force_wrong_size_class)
3715 {
3716         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3717         enum btrfs_block_group_size_class size_class;
3718         int ret = 0;
3719
3720         spin_lock(&space_info->lock);
3721         spin_lock(&cache->lock);
3722         if (cache->ro) {
3723                 ret = -EAGAIN;
3724                 goto out;
3725         }
3726
3727         if (btrfs_block_group_should_use_size_class(cache)) {
3728                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(num_bytes);
3729                 ret = btrfs_use_block_group_size_class(cache, size_class, force_wrong_size_class);
3730                 if (ret)
3731                         goto out;
3732         }
3733         cache->reserved += num_bytes;
3734         space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3735         trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3736                                       space_info->flags, num_bytes, 1);
3737         btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3738                                               space_info, -ram_bytes);
3739         if (delalloc)
3740                 cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3741
3742         /*
3743          * Compression can use less space than we reserved, so wake tickets if
3744          * that happens.
3745          */
3746         if (num_bytes < ram_bytes)
3747                 btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3748 out:
3749         spin_unlock(&cache->lock);
3750         spin_unlock(&space_info->lock);
3751         return ret;
3752 }
3753
3754 /*
3755  * Update the block_group and space info counters.
3756  *
3757  * @cache:      The cache we are manipulating
3758  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3759  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3760  *
3761  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3762  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3763  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3764  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3765  */
3766 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3767                                u64 num_bytes, int delalloc)
3768 {
3769         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3770
3771         spin_lock(&space_info->lock);
3772         spin_lock(&cache->lock);
3773         if (cache->ro)
3774                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3775         cache->reserved -= num_bytes;
3776         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3777         space_info->max_extent_size = 0;
3778
3779         if (delalloc)
3780                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3781         spin_unlock(&cache->lock);
3782
3783         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3784         spin_unlock(&space_info->lock);
3785 }
3786
3787 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3788 {
3789         struct list_head *head = &info->space_info;
3790         struct btrfs_space_info *found;
3791
3792         list_for_each_entry(found, head, list) {
3793                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3794                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3795         }
3796 }
3797
3798 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3799                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3800 {
3801         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3802         u64 thresh;
3803
3804         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3805                 return 1;
3806
3807         /*
3808          * in limited mode, we want to have some free space up to
3809          * about 1% of the FS size.
3810          */
3811         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3812                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3813                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, mult_perc(thresh, 1));
3814
3815                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3816                         return 1;
3817         }
3818
3819         if (bytes_used + SZ_2M < mult_perc(sinfo->total_bytes, 80))
3820                 return 0;
3821         return 1;
3822 }
3823
3824 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3825 {
3826         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3827
3828         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3829 }
3830
3831 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3832 {
3833         struct btrfs_block_group *bg;
3834         int ret;
3835
3836         /*
3837          * Check if we have enough space in the system space info because we
3838          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3839          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3840          * system block group if needed.
3841          */
3842         check_system_chunk(trans, flags);
3843
3844         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3845         if (IS_ERR(bg)) {
3846                 ret = PTR_ERR(bg);
3847                 goto out;
3848         }
3849
3850         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3851         /*
3852          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3853          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3854          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3855          *
3856          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3857          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3858          *    for extent allocation.
3859          *
3860          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3861          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3862          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3863          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3864          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3865          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3866          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3867          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3868          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3869          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3870          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3871          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3872          *    we were not mounted in degraded mode;
3873          *
3874          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3875          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3876          *    above. However right after we called it, the only system block group
3877          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3878          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3879          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3880          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3881          *
3882          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3883          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3884          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3885          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3886          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3887          *    then adds back the entry to the block group cache).
3888          */
3889         if (ret == -ENOSPC) {
3890                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3891                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3892
3893                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3894                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3895                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3896                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3897                         goto out;
3898                 }
3899
3900                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3901                 if (ret) {
3902                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3903                         goto out;
3904                 }
3905
3906                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3907                 if (ret) {
3908                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3909                         goto out;
3910                 }
3911         } else if (ret) {
3912                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3913                 goto out;
3914         }
3915 out:
3916         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3917
3918         if (ret)
3919                 return ERR_PTR(ret);
3920
3921         btrfs_get_block_group(bg);
3922         return bg;
3923 }
3924
3925 /*
3926  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3927  *
3928  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3929  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3930  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3931  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3932  *
3933  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3934  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3935  *    btree.
3936  *
3937  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3938  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3939  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3940  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3941  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3942  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3943  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3944  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3945  *
3946  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3947  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3948  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3949  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3950  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3951  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3952  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3953  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3954  *
3955  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3956  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3957  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3958  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3959  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3960  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3961  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3962  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3963  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3964  *    the RAID1 filesystem);
3965  *
3966  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3967  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3968  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3969  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3970  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3971  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3972  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3973  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3974  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3975  *    tree extent buffers;
3976  *
3977  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3978  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3979  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3980  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3981  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3982  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3983  *    block group).
3984  *
3985  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3986  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3987  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3988  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3989  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3990  *
3991  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3992  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3993  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3994  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3995  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3996  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3997  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3998  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3999  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
4000  *
4001  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
4002  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
4003  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
4004  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
4005  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
4006  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
4007  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
4008  * See the comment below for more details.
4009  *
4010  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
4011  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
4012  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
4013  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
4014  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
4015  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
4016  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
4017  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
4018  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
4019  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
4020  * while holding fs_info->chunk_mutex.
4021  *
4022  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
4023  *
4024  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
4025  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
4026  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
4027  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
4028  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
4029  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
4030  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
4031  */
4032 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
4033                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
4034 {
4035         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4036         struct btrfs_space_info *space_info;
4037         struct btrfs_block_group *ret_bg;
4038         bool wait_for_alloc = false;
4039         bool should_alloc = false;
4040         bool from_extent_allocation = false;
4041         int ret = 0;
4042
4043         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
4044                 from_extent_allocation = true;
4045                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
4046         }
4047
4048         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
4049         if (trans->allocating_chunk)
4050                 return -ENOSPC;
4051         /*
4052          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
4053          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
4054          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
4055          *
4056          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
4057          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
4058          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
4059          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
4060          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
4061          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
4062          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
4063          * in order to add the chunk item or update a device item.
4064          *
4065          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
4066          * before updating the chunk btree, by calling either
4067          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
4068          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
4069          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
4070          * The task will have to either retry or fail.
4071          */
4072         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
4073                 return -ENOSPC;
4074
4075         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
4076         ASSERT(space_info);
4077
4078         do {
4079                 spin_lock(&space_info->lock);
4080                 if (force < space_info->force_alloc)
4081                         force = space_info->force_alloc;
4082                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
4083                 if (space_info->full) {
4084                         /* No more free physical space */
4085                         if (should_alloc)
4086                                 ret = -ENOSPC;
4087                         else
4088                                 ret = 0;
4089                         spin_unlock(&space_info->lock);
4090                         return ret;
4091                 } else if (!should_alloc) {
4092                         spin_unlock(&space_info->lock);
4093                         return 0;
4094                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
4095                         /*
4096                          * Someone is already allocating, so we need to block
4097                          * until this someone is finished and then loop to
4098                          * recheck if we should continue with our allocation
4099                          * attempt.
4100                          */
4101                         wait_for_alloc = true;
4102                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4103                         spin_unlock(&space_info->lock);
4104                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4105                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4106                 } else {
4107                         /* Proceed with allocation */
4108                         space_info->chunk_alloc = 1;
4109                         wait_for_alloc = false;
4110                         spin_unlock(&space_info->lock);
4111                 }
4112
4113                 cond_resched();
4114         } while (wait_for_alloc);
4115
4116         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4117         trans->allocating_chunk = true;
4118
4119         /*
4120          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
4121          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
4122          */
4123         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
4124                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
4125
4126         /*
4127          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
4128          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
4129          * FS as well.
4130          */
4131         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
4132                 fs_info->data_chunk_allocations++;
4133                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
4134                       fs_info->metadata_ratio))
4135                         force_metadata_allocation(fs_info);
4136         }
4137
4138         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
4139         trans->allocating_chunk = false;
4140
4141         if (IS_ERR(ret_bg)) {
4142                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
4143         } else if (from_extent_allocation && (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)) {
4144                 /*
4145                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
4146                  * it now. Failure is OK for now.
4147                  */
4148                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
4149         }
4150
4151         if (!ret)
4152                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
4153
4154         spin_lock(&space_info->lock);
4155         if (ret < 0) {
4156                 if (ret == -ENOSPC)
4157                         space_info->full = 1;
4158                 else
4159                         goto out;
4160         } else {
4161                 ret = 1;
4162                 space_info->max_extent_size = 0;
4163         }
4164
4165         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4166 out:
4167         space_info->chunk_alloc = 0;
4168         spin_unlock(&space_info->lock);
4169         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4170
4171         return ret;
4172 }
4173
4174 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
4175 {
4176         u64 num_dev;
4177
4178         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
4179         if (!num_dev)
4180                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4181
4182         return num_dev;
4183 }
4184
4185 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
4186                                 u64 bytes,
4187                                 u64 type)
4188 {
4189         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4190         struct btrfs_space_info *info;
4191         u64 left;
4192         int ret = 0;
4193
4194         /*
4195          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
4196          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
4197          */
4198         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
4199
4200         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4201         spin_lock(&info->lock);
4202         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
4203         spin_unlock(&info->lock);
4204
4205         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
4206                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
4207                            left, bytes, type);
4208                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
4209         }
4210
4211         if (left < bytes) {
4212                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
4213                 struct btrfs_block_group *bg;
4214
4215                 /*
4216                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
4217                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
4218                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
4219                  * or created in the current transaction for example).
4220                  */
4221                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
4222                 if (IS_ERR(bg)) {
4223                         ret = PTR_ERR(bg);
4224                 } else {
4225                         /*
4226                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
4227                          * zoned filesystem.
4228                          */
4229                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
4230                         if (ret < 0)
4231                                 return;
4232
4233                         /*
4234                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
4235                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
4236                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
4237                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
4238                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
4239                          * block group we just created was just turned into RO
4240                          * mode by a scrub for example, or a running discard
4241                          * temporarily removed its free space entries, etc.
4242                          */
4243                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
4244                 }
4245         }
4246
4247         if (!ret) {
4248                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
4249                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
4250                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
4251                 if (!ret)
4252                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
4253         }
4254 }
4255
4256 /*
4257  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
4258  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
4259  */
4260 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
4261 {
4262         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4263         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
4264         u64 bytes;
4265
4266         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
4267         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
4268                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4269
4270         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
4271 }
4272
4273 /*
4274  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
4275  * chunk btree.
4276  *
4277  * @trans:              A transaction handle.
4278  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
4279  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
4280  *                      of an existing item.
4281  *
4282  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
4283  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
4284  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
4285  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
4286  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
4287  *
4288  */
4289 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
4290                                   bool is_item_insertion)
4291 {
4292         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4293         u64 bytes;
4294
4295         if (is_item_insertion)
4296                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4297         else
4298                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
4299
4300         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4301         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4302         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4303 }
4304
4305 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
4306 {
4307         struct btrfs_block_group *block_group;
4308
4309         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
4310         while (block_group) {
4311                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
4312                 spin_lock(&block_group->lock);
4313                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
4314                                        &block_group->runtime_flags)) {
4315                         struct inode *inode = block_group->inode;
4316
4317                         block_group->inode = NULL;
4318                         spin_unlock(&block_group->lock);
4319
4320                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
4321                         iput(inode);
4322                 } else {
4323                         spin_unlock(&block_group->lock);
4324                 }
4325                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
4326         }
4327 }
4328
4329 /*
4330  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
4331  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
4332  * freed the block groups before stopping them.
4333  */
4334 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
4335 {
4336         struct btrfs_block_group *block_group;
4337         struct btrfs_space_info *space_info;
4338         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4339         struct rb_node *n;
4340
4341         if (btrfs_is_zoned(info)) {
4342                 if (info->active_meta_bg) {
4343                         btrfs_put_block_group(info->active_meta_bg);
4344                         info->active_meta_bg = NULL;
4345                 }
4346                 if (info->active_system_bg) {
4347                         btrfs_put_block_group(info->active_system_bg);
4348                         info->active_system_bg = NULL;
4349                 }
4350         }
4351
4352         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4353         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4354                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4355                                          struct btrfs_caching_control, list);
4356                 list_del(&caching_ctl->list);
4357                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4358         }
4359         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4360
4361         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4362         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4363                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4364                                                struct btrfs_block_group,
4365                                                bg_list);
4366                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4367                 btrfs_put_block_group(block_group);
4368         }
4369
4370         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4371                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4372                                                struct btrfs_block_group,
4373                                                bg_list);
4374                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4375                 btrfs_put_block_group(block_group);
4376         }
4377         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4378
4379         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4380         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4381                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4382                                                struct btrfs_block_group,
4383                                                active_bg_list);
4384                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4385                 btrfs_put_block_group(block_group);
4386         }
4387         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4388
4389         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4390         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4391                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4392                                        cache_node);
4393                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4394                                 &info->block_group_cache_tree);
4395                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4396                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4397
4398                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4399                 list_del(&block_group->list);
4400                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4401
4402                 /*
4403                  * We haven't cached this block group, which means we could
4404                  * possibly have excluded extents on this block group.
4405                  */
4406                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4407                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4408                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4409
4410                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4411                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4412                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4413                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4414                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4415                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4416                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4417                 btrfs_put_block_group(block_group);
4418
4419                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4420         }
4421         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4422
4423         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4424
4425         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4426                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4427                                         struct btrfs_space_info,
4428                                         list);
4429
4430                 /*
4431                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4432                  * important and indicates a real bug if this happens.
4433                  */
4434                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4435                             space_info->bytes_may_use > 0))
4436                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4437
4438                 /*
4439                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4440                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4441                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4442                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4443                  * that case.
4444                  */
4445                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4446                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4447                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4448                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4449                 }
4450
4451                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4452                 list_del(&space_info->list);
4453                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4454         }
4455         return 0;
4456 }
4457
4458 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4459 {
4460         atomic_inc(&cache->frozen);
4461 }
4462
4463 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4464 {
4465         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4466         bool cleanup;
4467
4468         spin_lock(&block_group->lock);
4469         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4470                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4471         spin_unlock(&block_group->lock);
4472
4473         if (cleanup) {
4474                 struct btrfs_chunk_map *map;
4475
4476                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, block_group->start, 1);
4477                 /* Logic error, can't happen. */
4478                 ASSERT(map);
4479
4480                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
4481
4482                 /* Once for our lookup reference. */
4483                 btrfs_free_chunk_map(map);
4484
4485                 /*
4486                  * We may have left one free space entry and other possible
4487                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4488                  * Free them if any.
4489                  */
4490                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4491         }
4492 }
4493
4494 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4495 {
4496         bool ret = true;
4497
4498         spin_lock(&bg->lock);
4499         if (bg->ro)
4500                 ret = false;
4501         else
4502                 bg->swap_extents++;
4503         spin_unlock(&bg->lock);
4504
4505         return ret;
4506 }
4507
4508 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4509 {
4510         spin_lock(&bg->lock);
4511         ASSERT(!bg->ro);
4512         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4513         bg->swap_extents -= amount;
4514         spin_unlock(&bg->lock);
4515 }
4516
4517 enum btrfs_block_group_size_class btrfs_calc_block_group_size_class(u64 size)
4518 {
4519         if (size <= SZ_128K)
4520                 return BTRFS_BG_SZ_SMALL;
4521         if (size <= SZ_8M)
4522                 return BTRFS_BG_SZ_MEDIUM;
4523         return BTRFS_BG_SZ_LARGE;
4524 }
4525
4526 /*
4527  * Handle a block group allocating an extent in a size class
4528  *
4529  * @bg:                         The block group we allocated in.
4530  * @size_class:                 The size class of the allocation.
4531  * @force_wrong_size_class:     Whether we are desperate enough to allow
4532  *                              mismatched size classes.
4533  *
4534  * Returns: 0 if the size class was valid for this block_group, -EAGAIN in the
4535  * case of a race that leads to the wrong size class without
4536  * force_wrong_size_class set.
4537  *
4538  * find_free_extent will skip block groups with a mismatched size class until
4539  * it really needs to avoid ENOSPC. In that case it will set
4540  * force_wrong_size_class. However, if a block group is newly allocated and
4541  * doesn't yet have a size class, then it is possible for two allocations of
4542  * different sizes to race and both try to use it. The loser is caught here and
4543  * has to retry.
4544  */
4545 int btrfs_use_block_group_size_class(struct btrfs_block_group *bg,
4546                                      enum btrfs_block_group_size_class size_class,
4547                                      bool force_wrong_size_class)
4548 {
4549         ASSERT(size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE);
4550
4551         /* The new allocation is in the right size class, do nothing */
4552         if (bg->size_class == size_class)
4553                 return 0;
4554         /*
4555          * The new allocation is in a mismatched size class.
4556          * This means one of two things:
4557          *
4558          * 1. Two tasks in find_free_extent for different size_classes raced
4559          *    and hit the same empty block_group. Make the loser try again.
4560          * 2. A call to find_free_extent got desperate enough to set
4561          *    'force_wrong_slab'. Don't change the size_class, but allow the
4562          *    allocation.
4563          */
4564         if (bg->size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
4565                 if (force_wrong_size_class)
4566                         return 0;
4567                 return -EAGAIN;
4568         }
4569         /*
4570          * The happy new block group case: the new allocation is the first
4571          * one in the block_group so we set size_class.
4572          */
4573         bg->size_class = size_class;
4574
4575         return 0;
4576 }
4577
4578 bool btrfs_block_group_should_use_size_class(struct btrfs_block_group *bg)
4579 {
4580         if (btrfs_is_zoned(bg->fs_info))
4581                 return false;
4582         if (!btrfs_is_block_group_data_only(bg))
4583                 return false;
4584         return true;
4585 }