ctree.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include "kerncompat.h"
   4 #include "radix-tree.h"
   5 #include "ctree.h"
   6 #include "disk-io.h"
   7 #include "print-tree.h"
   8
   9 static int split_node(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
  10                       int level);
  11 static int split_leaf(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
  12                       int data_size);
  13 static int push_node_left(struct ctree_root *root, struct tree_buffer *dst,
  14                           struct tree_buffer *src);
  15 static int balance_node_right(struct ctree_root *root,
  16                               struct tree_buffer *dst_buf,
  17                               struct tree_buffer *src_buf);
  18 static int del_ptr(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path, int level,
  19                    int slot);
  20
  21 inline void init_path(struct ctree_path *p)
  22 {
  23         memset(p, 0, sizeof(*p));
  24 }
  25
  26 void release_path(struct ctree_root *root, struct ctree_path *p)
  27 {
  28         int i;
  29         for (i = 0; i < MAX_LEVEL; i++) {
  30                 if (!p->nodes[i])
  31                         break;
  32                 tree_block_release(root, p->nodes[i]);
  33         }
  34         memset(p, 0, sizeof(*p));
  35 }
  36
  37 int btrfs_cow_block(struct ctree_root *root,
  38                     struct tree_buffer *buf,
  39                     struct tree_buffer *parent,
  40                     int parent_slot,
  41                     struct tree_buffer **cow_ret)
  42 {
  43         struct tree_buffer *cow;
  44
  45         if (!list_empty(&buf->dirty)) {
  46                 *cow_ret = buf;
  47                 return 0;
  48         }
  49         cow = alloc_free_block(root);
  50         memcpy(&cow->node, &buf->node, sizeof(buf->node));
  51         cow->node.header.blocknr = cow->blocknr;
  52         *cow_ret = cow;
  53         btrfs_inc_ref(root, buf);
  54         if (buf == root->node) {
  55                 root->node = cow;
  56                 cow->count++;
  57                 if (buf != root->commit_root)
  58                         free_extent(root, buf->blocknr, 1);
  59                 tree_block_release(root, buf);
  60         } else {
  61                 parent->node.blockptrs[parent_slot] = cow->blocknr;
  62                 BUG_ON(list_empty(&parent->dirty));
  63                 free_extent(root, buf->blocknr, 1);
  64         }
  65         tree_block_release(root, buf);
  66         return 0;
  67 }
  68
  69 /*
  70  * The leaf data grows from end-to-front in the node.
  71  * this returns the address of the start of the last item,
  72  * which is the stop of the leaf data stack
  73  */
  74 static inline unsigned int leaf_data_end(struct leaf *leaf)
  75 {
  76         unsigned int nr = leaf->header.nritems;
  77         if (nr == 0)
  78                 return sizeof(leaf->data);
  79         return leaf->items[nr-1].offset;
  80 }
  81
  82 /*
  83  * The space between the end of the leaf items and
  84  * the start of the leaf data.  IOW, how much room
  85  * the leaf has left for both items and data
  86  */
  87 int leaf_free_space(struct leaf *leaf)
  88 {
  89         int data_end = leaf_data_end(leaf);
  90         int nritems = leaf->header.nritems;
  91         char *items_end = (char *)(leaf->items + nritems + 1);
  92         return (char *)(leaf->data + data_end) - (char *)items_end;
  93 }
  94
  95 /*
  96  * compare two keys in a memcmp fashion
  97  */
  98 int comp_keys(struct key *k1, struct key *k2)
  99 {
 100         if (k1->objectid > k2->objectid)
 101                 return 1;
 102         if (k1->objectid < k2->objectid)
 103                 return -1;
 104         if (k1->flags > k2->flags)
 105                 return 1;
 106         if (k1->flags < k2->flags)
 107                 return -1;
 108         if (k1->offset > k2->offset)
 109                 return 1;
 110         if (k1->offset < k2->offset)
 111                 return -1;
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 int check_node(struct ctree_path *path, int level)
 116 {
 117         int i;
 118         struct node *parent = NULL;
 119         struct node *node = &path->nodes[level]->node;
 120         int parent_slot;
 121
 122         if (path->nodes[level + 1])
 123                 parent = &path->nodes[level + 1]->node;
 124         parent_slot = path->slots[level + 1];
 125         if (parent && node->header.nritems > 0) {
 126                 struct key *parent_key;
 127                 parent_key = &parent->keys[parent_slot];
 128                 BUG_ON(memcmp(parent_key, node->keys, sizeof(struct key)));
 129                 BUG_ON(parent->blockptrs[parent_slot] != node->header.blocknr);
 130         }
 131         BUG_ON(node->header.nritems > NODEPTRS_PER_BLOCK);
 132         for (i = 0; i < node->header.nritems - 2; i++) {
 133                 BUG_ON(comp_keys(&node->keys[i], &node->keys[i+1]) >= 0);
 134         }
 135         return 0;
 136 }
 137
 138 int check_leaf(struct ctree_path *path, int level)
 139 {
 140         int i;
 141         struct leaf *leaf = &path->nodes[level]->leaf;
 142         struct node *parent = NULL;
 143         int parent_slot;
 144
 145         if (path->nodes[level + 1])
 146                 parent = &path->nodes[level + 1]->node;
 147         parent_slot = path->slots[level + 1];
 148         if (parent && leaf->header.nritems > 0) {
 149                 struct key *parent_key;
 150                 parent_key = &parent->keys[parent_slot];
 151                 BUG_ON(memcmp(parent_key, &leaf->items[0].key,
 152                        sizeof(struct key)));
 153                 BUG_ON(parent->blockptrs[parent_slot] != leaf->header.blocknr);
 154         }
 155         for (i = 0; i < leaf->header.nritems - 2; i++) {
 156                 BUG_ON(comp_keys(&leaf->items[i].key,
 157                                  &leaf->items[i+1].key) >= 0);
 158                 BUG_ON(leaf->items[i].offset != leaf->items[i + 1].offset +
 159                     leaf->items[i + 1].size);
 160                 if (i == 0) {
 161                         BUG_ON(leaf->items[i].offset + leaf->items[i].size !=
 162                                 LEAF_DATA_SIZE);
 163                 }
 164         }
 165         BUG_ON(leaf_free_space(leaf) < 0);
 166         return 0;
 167 }
 168
 169 int check_block(struct ctree_path *path, int level)
 170 {
 171         if (level == 0)
 172                 return check_leaf(path, level);
 173         return check_node(path, level);
 174 }
 175
 176 /*
 177  * search for key in the array p.  items p are item_size apart
 178  * and there are 'max' items in p
 179  * the slot in the array is returned via slot, and it points to
 180  * the place where you would insert key if it is not found in
 181  * the array.
 182  *
 183  * slot may point to max if the key is bigger than all of the keys
 184  */
 185 int generic_bin_search(char *p, int item_size, struct key *key,
 186                        int max, int *slot)
 187 {
 188         int low = 0;
 189         int high = max;
 190         int mid;
 191         int ret;
 192         struct key *tmp;
 193
 194         while(low < high) {
 195                 mid = (low + high) / 2;
 196                 tmp = (struct key *)(p + mid * item_size);
 197                 ret = comp_keys(tmp, key);
 198
 199                 if (ret < 0)
 200                         low = mid + 1;
 201                 else if (ret > 0)
 202                         high = mid;
 203                 else {
 204                         *slot = mid;
 205                         return 0;
 206                 }
 207         }
 208         *slot = low;
 209         return 1;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * simple bin_search frontend that does the right thing for
 214  * leaves vs nodes
 215  */
 216 int bin_search(struct node *c, struct key *key, int *slot)
 217 {
 218         if (is_leaf(c->header.flags)) {
 219                 struct leaf *l = (struct leaf *)c;
 220                 return generic_bin_search((void *)l->items, sizeof(struct item),
 221                                           key, c->header.nritems, slot);
 222         } else {
 223                 return generic_bin_search((void *)c->keys, sizeof(struct key),
 224                                           key, c->header.nritems, slot);
 225         }
 226         return -1;
 227 }
 228
 229 struct tree_buffer *read_node_slot(struct ctree_root *root,
 230                                    struct tree_buffer *parent_buf,
 231                                    int slot)
 232 {
 233         struct node *node = &parent_buf->node;
 234         if (slot < 0)
 235                 return NULL;
 236         if (slot >= node->header.nritems)
 237                 return NULL;
 238         return read_tree_block(root, node->blockptrs[slot]);
 239 }
 240
 241 static int balance_level(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
 242                         int level)
 243 {
 244         struct tree_buffer *right_buf;
 245         struct tree_buffer *mid_buf;
 246         struct tree_buffer *left_buf;
 247         struct tree_buffer *parent_buf = NULL;
 248         struct node *right = NULL;
 249         struct node *mid;
 250         struct node *left = NULL;
 251         struct node *parent = NULL;
 252         int ret = 0;
 253         int wret;
 254         int pslot;
 255         int orig_slot = path->slots[level];
 256         u64 orig_ptr;
 257
 258         if (level == 0)
 259                 return 0;
 260
 261         mid_buf = path->nodes[level];
 262         mid = &mid_buf->node;
 263         orig_ptr = mid->blockptrs[orig_slot];
 264
 265         if (level < MAX_LEVEL - 1)
 266                 parent_buf = path->nodes[level + 1];
 267         pslot = path->slots[level + 1];
 268
 269         if (!parent_buf) {
 270                 struct tree_buffer *child;
 271                 u64 blocknr = mid_buf->blocknr;
 272
 273                 if (mid->header.nritems != 1)
 274                         return 0;
 275
 276                 /* promote the child to a root */
 277                 child = read_node_slot(root, mid_buf, 0);
 278                 BUG_ON(!child);
 279                 root->node = child;
 280                 path->nodes[level] = NULL;
 281                 /* once for the path */
 282                 tree_block_release(root, mid_buf);
 283                 /* once for the root ptr */
 284                 tree_block_release(root, mid_buf);
 285                 clean_tree_block(root, mid_buf);
 286                 return free_extent(root, blocknr, 1);
 287         }
 288         parent = &parent_buf->node;
 289
 290         if (mid->header.nritems > NODEPTRS_PER_BLOCK / 4)
 291                 return 0;
 292
 293         left_buf = read_node_slot(root, parent_buf, pslot - 1);
 294         right_buf = read_node_slot(root, parent_buf, pslot + 1);
 295
 296         /* first, try to make some room in the middle buffer */
 297         if (left_buf) {
 298                 btrfs_cow_block(root, left_buf, parent_buf,
 299                                 pslot - 1, &left_buf);
 300                 left = &left_buf->node;
 301                 orig_slot += left->header.nritems;
 302                 wret = push_node_left(root, left_buf, mid_buf);
 303                 if (wret < 0)
 304                         ret = wret;
 305         }
 306
 307         /*
 308          * then try to empty the right most buffer into the middle
 309          */
 310         if (right_buf) {
 311                 btrfs_cow_block(root, right_buf, parent_buf,
 312                                 pslot + 1, &right_buf);
 313                 right = &right_buf->node;
 314                 wret = push_node_left(root, mid_buf, right_buf);
 315                 if (wret < 0)
 316                         ret = wret;
 317                 if (right->header.nritems == 0) {
 318                         u64 blocknr = right_buf->blocknr;
 319                         tree_block_release(root, right_buf);
 320                         clean_tree_block(root, right_buf);
 321                         right_buf = NULL;
 322                         right = NULL;
 323                         wret = del_ptr(root, path, level + 1, pslot + 1);
 324                         if (wret)
 325                                 ret = wret;
 326                         wret = free_extent(root, blocknr, 1);
 327                         if (wret)
 328                                 ret = wret;
 329                 } else {
 330                         memcpy(parent->keys + pslot + 1, right->keys,
 331                                 sizeof(struct key));
 332                         BUG_ON(list_empty(&parent_buf->dirty));
 333                 }
 334         }
 335         if (mid->header.nritems == 1) {
 336                 /*
 337                  * we're not allowed to leave a node with one item in the
 338                  * tree during a delete.  A deletion from lower in the tree
 339                  * could try to delete the only pointer in this node.
 340                  * So, pull some keys from the left.
 341                  * There has to be a left pointer at this point because
 342                  * otherwise we would have pulled some pointers from the
 343                  * right
 344                  */
 345                 BUG_ON(!left_buf);
 346                 wret = balance_node_right(root, mid_buf, left_buf);
 347                 if (wret < 0)
 348                         ret = wret;
 349                 BUG_ON(wret == 1);
 350         }
 351         if (mid->header.nritems == 0) {
 352                 /* we've managed to empty the middle node, drop it */
 353                 u64 blocknr = mid_buf->blocknr;
 354                 tree_block_release(root, mid_buf);
 355                 clean_tree_block(root, mid_buf);
 356                 mid_buf = NULL;
 357                 mid = NULL;
 358                 wret = del_ptr(root, path, level + 1, pslot);
 359                 if (wret)
 360                         ret = wret;
 361                 wret = free_extent(root, blocknr, 1);
 362                 if (wret)
 363                         ret = wret;
 364         } else {
 365                 /* update the parent key to reflect our changes */
 366                 memcpy(parent->keys + pslot, mid->keys, sizeof(struct key));
 367                 BUG_ON(list_empty(&parent_buf->dirty));
 368         }
 369
 370         /* update the path */
 371         if (left_buf) {
 372                 if (left->header.nritems > orig_slot) {
 373                         left_buf->count++; // released below
 374                         path->nodes[level] = left_buf;
 375                         path->slots[level + 1] -= 1;
 376                         path->slots[level] = orig_slot;
 377                         if (mid_buf)
 378                                 tree_block_release(root, mid_buf);
 379                 } else {
 380                         orig_slot -= left->header.nritems;
 381                         path->slots[level] = orig_slot;
 382                 }
 383         }
 384         /* double check we haven't messed things up */
 385         check_block(path, level);
 386         if (orig_ptr != path->nodes[level]->node.blockptrs[path->slots[level]])
 387                 BUG();
 388
 389         if (right_buf)
 390                 tree_block_release(root, right_buf);
 391         if (left_buf)
 392                 tree_block_release(root, left_buf);
 393         return ret;
 394 }
 395
 396 /*
 397  * look for key in the tree.  path is filled in with nodes along the way
 398  * if key is found, we return zero and you can find the item in the leaf
 399  * level of the path (level 0)
 400  *
 401  * If the key isn't found, the path points to the slot where it should
 402  * be inserted, and 1 is returned.  If there are other errors during the
 403  * search a negative error number is returned.
 404  *
 405  * if ins_len > 0, nodes and leaves will be split as we walk down the
 406  * tree.  if ins_len < 0, nodes will be merged as we walk down the tree (if
 407  * possible)
 408  */
 409 int search_slot(struct ctree_root *root, struct key *key,
 410                 struct ctree_path *p, int ins_len, int cow)
 411 {
 412         struct tree_buffer *b;
 413         struct tree_buffer *cow_buf;
 414         struct node *c;
 415         int slot;
 416         int ret;
 417         int level;
 418
 419 again:
 420         b = root->node;
 421         b->count++;
 422         while (b) {
 423                 level = node_level(b->node.header.flags);
 424                 if (cow) {
 425                         int wret;
 426                         wret = btrfs_cow_block(root, b, p->nodes[level + 1],
 427                                                p->slots[level + 1], &cow_buf);
 428                         b = cow_buf;
 429                 }
 430                 BUG_ON(!cow && ins_len);
 431                 c = &b->node;
 432                 p->nodes[level] = b;
 433                 ret = check_block(p, level);
 434                 if (ret)
 435                         return -1;
 436                 ret = bin_search(c, key, &slot);
 437                 if (!is_leaf(c->header.flags)) {
 438                         if (ret && slot > 0)
 439                                 slot -= 1;
 440                         p->slots[level] = slot;
 441                         if (ins_len > 0 &&
 442                             c->header.nritems == NODEPTRS_PER_BLOCK) {
 443                                 int sret = split_node(root, p, level);
 444                                 BUG_ON(sret > 0);
 445                                 if (sret)
 446                                         return sret;
 447                                 b = p->nodes[level];
 448                                 c = &b->node;
 449                                 slot = p->slots[level];
 450                         } else if (ins_len < 0) {
 451                                 int sret = balance_level(root, p, level);
 452                                 if (sret)
 453                                         return sret;
 454                                 b = p->nodes[level];
 455                                 if (!b)
 456                                         goto again;
 457                                 c = &b->node;
 458                                 slot = p->slots[level];
 459                                 BUG_ON(c->header.nritems == 1);
 460                         }
 461                         b = read_tree_block(root, c->blockptrs[slot]);
 462                 } else {
 463                         struct leaf *l = (struct leaf *)c;
 464                         p->slots[level] = slot;
 465                         if (ins_len > 0 && leaf_free_space(l) <
 466                             sizeof(struct item) + ins_len) {
 467                                 int sret = split_leaf(root, p, ins_len);
 468                                 BUG_ON(sret > 0);
 469                                 if (sret)
 470                                         return sret;
 471                         }
 472                         BUG_ON(root->node->count == 1);
 473                         return ret;
 474                 }
 475         }
 476         BUG_ON(root->node->count == 1);
 477         return 1;
 478 }
 479
 480 /*
 481  * adjust the pointers going up the tree, starting at level
 482  * making sure the right key of each node is points to 'key'.
 483  * This is used after shifting pointers to the left, so it stops
 484  * fixing up pointers when a given leaf/node is not in slot 0 of the
 485  * higher levels
 486  *
 487  * If this fails to write a tree block, it returns -1, but continues
 488  * fixing up the blocks in ram so the tree is consistent.
 489  */
 490 static int fixup_low_keys(struct ctree_root *root,
 491                            struct ctree_path *path, struct key *key,
 492                            int level)
 493 {
 494         int i;
 495         int ret = 0;
 496         for (i = level; i < MAX_LEVEL; i++) {
 497                 struct node *t;
 498                 int tslot = path->slots[i];
 499                 if (!path->nodes[i])
 500                         break;
 501                 t = &path->nodes[i]->node;
 502                 memcpy(t->keys + tslot, key, sizeof(*key));
 503                 BUG_ON(list_empty(&path->nodes[i]->dirty));
 504                 if (tslot != 0)
 505                         break;
 506         }
 507         return ret;
 508 }
 509
 510 /*
 511  * try to push data from one node into the next node left in the
 512  * tree.
 513  *
 514  * returns 0 if some ptrs were pushed left, < 0 if there was some horrible
 515  * error, and > 0 if there was no room in the left hand block.
 516  */
 517 static int push_node_left(struct ctree_root *root, struct tree_buffer *dst_buf,
 518                           struct tree_buffer *src_buf)
 519 {
 520         struct node *src = &src_buf->node;
 521         struct node *dst = &dst_buf->node;
 522         int push_items = 0;
 523         int src_nritems;
 524         int dst_nritems;
 525         int ret = 0;
 526
 527         src_nritems = src->header.nritems;
 528         dst_nritems = dst->header.nritems;
 529         push_items = NODEPTRS_PER_BLOCK - dst_nritems;
 530         if (push_items <= 0) {
 531                 return 1;
 532         }
 533
 534         if (src_nritems < push_items)
 535                 push_items = src_nritems;
 536
 537         memcpy(dst->keys + dst_nritems, src->keys,
 538                 push_items * sizeof(struct key));
 539         memcpy(dst->blockptrs + dst_nritems, src->blockptrs,
 540                 push_items * sizeof(u64));
 541         if (push_items < src_nritems) {
 542                 memmove(src->keys, src->keys + push_items,
 543                         (src_nritems - push_items) * sizeof(struct key));
 544                 memmove(src->blockptrs, src->blockptrs + push_items,
 545                         (src_nritems - push_items) * sizeof(u64));
 546         }
 547         src->header.nritems -= push_items;
 548         dst->header.nritems += push_items;
 549
 550         BUG_ON(list_empty(&src_buf->dirty));
 551         BUG_ON(list_empty(&dst_buf->dirty));
 552         return ret;
 553 }
 554
 555 /*
 556  * try to push data from one node into the next node right in the
 557  * tree.
 558  *
 559  * returns 0 if some ptrs were pushed, < 0 if there was some horrible
 560  * error, and > 0 if there was no room in the right hand block.
 561  *
 562  * this will  only push up to 1/2 the contents of the left node over
 563  */
 564 static int balance_node_right(struct ctree_root *root,
 565                               struct tree_buffer *dst_buf,
 566                               struct tree_buffer *src_buf)
 567 {
 568         struct node *src = &src_buf->node;
 569         struct node *dst = &dst_buf->node;
 570         int push_items = 0;
 571         int max_push;
 572         int src_nritems;
 573         int dst_nritems;
 574         int ret = 0;
 575
 576         src_nritems = src->header.nritems;
 577         dst_nritems = dst->header.nritems;
 578         push_items = NODEPTRS_PER_BLOCK - dst_nritems;
 579         if (push_items <= 0) {
 580                 return 1;
 581         }
 582
 583         max_push = src_nritems / 2 + 1;
 584         /* don't try to empty the node */
 585         if (max_push > src_nritems)
 586                 return 1;
 587         if (max_push < push_items)
 588                 push_items = max_push;
 589
 590         memmove(dst->keys + push_items, dst->keys,
 591                 dst_nritems * sizeof(struct key));
 592         memmove(dst->blockptrs + push_items, dst->blockptrs,
 593                 dst_nritems * sizeof(u64));
 594         memcpy(dst->keys, src->keys + src_nritems - push_items,
 595                 push_items * sizeof(struct key));
 596         memcpy(dst->blockptrs, src->blockptrs + src_nritems - push_items,
 597                 push_items * sizeof(u64));
 598
 599         src->header.nritems -= push_items;
 600         dst->header.nritems += push_items;
 601
 602         BUG_ON(list_empty(&src_buf->dirty));
 603         BUG_ON(list_empty(&dst_buf->dirty));
 604         return ret;
 605 }
 606
 607 /*
 608  * helper function to insert a new root level in the tree.
 609  * A new node is allocated, and a single item is inserted to
 610  * point to the existing root
 611  *
 612  * returns zero on success or < 0 on failure.
 613  */
 614 static int insert_new_root(struct ctree_root *root,
 615                            struct ctree_path *path, int level)
 616 {
 617         struct tree_buffer *t;
 618         struct node *lower;
 619         struct node *c;
 620         struct key *lower_key;
 621
 622         BUG_ON(path->nodes[level]);
 623         BUG_ON(path->nodes[level-1] != root->node);
 624
 625         t = alloc_free_block(root);
 626         c = &t->node;
 627         memset(c, 0, sizeof(c));
 628         c->header.nritems = 1;
 629         c->header.flags = node_level(level);
 630         c->header.blocknr = t->blocknr;
 631         c->header.parentid = root->node->node.header.parentid;
 632         lower = &path->nodes[level-1]->node;
 633         if (is_leaf(lower->header.flags))
 634                 lower_key = &((struct leaf *)lower)->items[0].key;
 635         else
 636                 lower_key = lower->keys;
 637         memcpy(c->keys, lower_key, sizeof(struct key));
 638         c->blockptrs[0] = path->nodes[level-1]->blocknr;
 639         /* the super has an extra ref to root->node */
 640         tree_block_release(root, root->node);
 641         root->node = t;
 642         t->count++;
 643         path->nodes[level] = t;
 644         path->slots[level] = 0;
 645         return 0;
 646 }
 647
 648 /*
 649  * worker function to insert a single pointer in a node.
 650  * the node should have enough room for the pointer already
 651  *
 652  * slot and level indicate where you want the key to go, and
 653  * blocknr is the block the key points to.
 654  *
 655  * returns zero on success and < 0 on any error
 656  */
 657 static int insert_ptr(struct ctree_root *root,
 658                 struct ctree_path *path, struct key *key,
 659                 u64 blocknr, int slot, int level)
 660 {
 661         struct node *lower;
 662         int nritems;
 663
 664         BUG_ON(!path->nodes[level]);
 665         lower = &path->nodes[level]->node;
 666         nritems = lower->header.nritems;
 667         if (slot > nritems)
 668                 BUG();
 669         if (nritems == NODEPTRS_PER_BLOCK)
 670                 BUG();
 671         if (slot != nritems) {
 672                 memmove(lower->keys + slot + 1, lower->keys + slot,
 673                         (nritems - slot) * sizeof(struct key));
 674                 memmove(lower->blockptrs + slot + 1, lower->blockptrs + slot,
 675                         (nritems - slot) * sizeof(u64));
 676         }
 677         memcpy(lower->keys + slot, key, sizeof(struct key));
 678         lower->blockptrs[slot] = blocknr;
 679         lower->header.nritems++;
 680         if (lower->keys[1].objectid == 0)
 681                         BUG();
 682         BUG_ON(list_empty(&path->nodes[level]->dirty));
 683         return 0;
 684 }
 685
 686 /*
 687  * split the node at the specified level in path in two.
 688  * The path is corrected to point to the appropriate node after the split
 689  *
 690  * Before splitting this tries to make some room in the node by pushing
 691  * left and right, if either one works, it returns right away.
 692  *
 693  * returns 0 on success and < 0 on failure
 694  */
 695 static int split_node(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
 696                       int level)
 697 {
 698         struct tree_buffer *t;
 699         struct node *c;
 700         struct tree_buffer *split_buffer;
 701         struct node *split;
 702         int mid;
 703         int ret;
 704         int wret;
 705
 706         t = path->nodes[level];
 707         c = &t->node;
 708         if (t == root->node) {
 709                 /* trying to split the root, lets make a new one */
 710                 ret = insert_new_root(root, path, level + 1);
 711                 if (ret)
 712                         return ret;
 713         }
 714         split_buffer = alloc_free_block(root);
 715         split = &split_buffer->node;
 716         split->header.flags = c->header.flags;
 717         split->header.blocknr = split_buffer->blocknr;
 718         split->header.parentid = root->node->node.header.parentid;
 719         mid = (c->header.nritems + 1) / 2;
 720         memcpy(split->keys, c->keys + mid,
 721                 (c->header.nritems - mid) * sizeof(struct key));
 722         memcpy(split->blockptrs, c->blockptrs + mid,
 723                 (c->header.nritems - mid) * sizeof(u64));
 724         split->header.nritems = c->header.nritems - mid;
 725         c->header.nritems = mid;
 726         ret = 0;
 727
 728         BUG_ON(list_empty(&t->dirty));
 729         wret = insert_ptr(root, path, split->keys, split_buffer->blocknr,
 730                           path->slots[level + 1] + 1, level + 1);
 731         if (wret)
 732                 ret = wret;
 733
 734         if (path->slots[level] >= mid) {
 735                 path->slots[level] -= mid;
 736                 tree_block_release(root, t);
 737                 path->nodes[level] = split_buffer;
 738                 path->slots[level + 1] += 1;
 739         } else {
 740                 tree_block_release(root, split_buffer);
 741         }
 742         return ret;
 743 }
 744
 745 /*
 746  * how many bytes are required to store the items in a leaf.  start
 747  * and nr indicate which items in the leaf to check.  This totals up the
 748  * space used both by the item structs and the item data
 749  */
 750 static int leaf_space_used(struct leaf *l, int start, int nr)
 751 {
 752         int data_len;
 753         int end = start + nr - 1;
 754
 755         if (!nr)
 756                 return 0;
 757         data_len = l->items[start].offset + l->items[start].size;
 758         data_len = data_len - l->items[end].offset;
 759         data_len += sizeof(struct item) * nr;
 760         return data_len;
 761 }
 762
 763 /*
 764  * push some data in the path leaf to the right, trying to free up at
 765  * least data_size bytes.  returns zero if the push worked, nonzero otherwise
 766  *
 767  * returns 1 if the push failed because the other node didn't have enough
 768  * room, 0 if everything worked out and < 0 if there were major errors.
 769  */
 770 static int push_leaf_right(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
 771                            int data_size)
 772 {
 773         struct tree_buffer *left_buf = path->nodes[0];
 774         struct leaf *left = &left_buf->leaf;
 775         struct leaf *right;
 776         struct tree_buffer *right_buf;
 777         struct tree_buffer *upper;
 778         int slot;
 779         int i;
 780         int free_space;
 781         int push_space = 0;
 782         int push_items = 0;
 783         struct item *item;
 784
 785         slot = path->slots[1];
 786         if (!path->nodes[1]) {
 787                 return 1;
 788         }
 789         upper = path->nodes[1];
 790         if (slot >= upper->node.header.nritems - 1) {
 791                 return 1;
 792         }
 793         right_buf = read_tree_block(root, upper->node.blockptrs[slot + 1]);
 794         right = &right_buf->leaf;
 795         free_space = leaf_free_space(right);
 796         if (free_space < data_size + sizeof(struct item)) {
 797                 tree_block_release(root, right_buf);
 798                 return 1;
 799         }
 800         /* cow and double check */
 801         btrfs_cow_block(root, right_buf, upper, slot + 1, &right_buf);
 802         right = &right_buf->leaf;
 803         free_space = leaf_free_space(right);
 804         if (free_space < data_size + sizeof(struct item)) {
 805                 tree_block_release(root, right_buf);
 806                 return 1;
 807         }
 808
 809         for (i = left->header.nritems - 1; i >= 0; i--) {
 810                 item = left->items + i;
 811                 if (path->slots[0] == i)
 812                         push_space += data_size + sizeof(*item);
 813                 if (item->size + sizeof(*item) + push_space > free_space)
 814                         break;
 815                 push_items++;
 816                 push_space += item->size + sizeof(*item);
 817         }
 818         if (push_items == 0) {
 819                 tree_block_release(root, right_buf);
 820                 return 1;
 821         }
 822         /* push left to right */
 823         push_space = left->items[left->header.nritems - push_items].offset +
 824                      left->items[left->header.nritems - push_items].size;
 825         push_space -= leaf_data_end(left);
 826         /* make room in the right data area */
 827         memmove(right->data + leaf_data_end(right) - push_space,
 828                 right->data + leaf_data_end(right),
 829                 LEAF_DATA_SIZE - leaf_data_end(right));
 830         /* copy from the left data area */
 831         memcpy(right->data + LEAF_DATA_SIZE - push_space,
 832                 left->data + leaf_data_end(left),
 833                 push_space);
 834         memmove(right->items + push_items, right->items,
 835                 right->header.nritems * sizeof(struct item));
 836         /* copy the items from left to right */
 837         memcpy(right->items, left->items + left->header.nritems - push_items,
 838                 push_items * sizeof(struct item));
 839
 840         /* update the item pointers */
 841         right->header.nritems += push_items;
 842         push_space = LEAF_DATA_SIZE;
 843         for (i = 0; i < right->header.nritems; i++) {
 844                 right->items[i].offset = push_space - right->items[i].size;
 845                 push_space = right->items[i].offset;
 846         }
 847         left->header.nritems -= push_items;
 848
 849         BUG_ON(list_empty(&left_buf->dirty));
 850         BUG_ON(list_empty(&right_buf->dirty));
 851         memcpy(upper->node.keys + slot + 1,
 852                 &right->items[0].key, sizeof(struct key));
 853         BUG_ON(list_empty(&upper->dirty));
 854
 855         /* then fixup the leaf pointer in the path */
 856         if (path->slots[0] >= left->header.nritems) {
 857                 path->slots[0] -= left->header.nritems;
 858                 tree_block_release(root, path->nodes[0]);
 859                 path->nodes[0] = right_buf;
 860                 path->slots[1] += 1;
 861         } else {
 862                 tree_block_release(root, right_buf);
 863         }
 864         return 0;
 865 }
 866 /*
 867  * push some data in the path leaf to the left, trying to free up at
 868  * least data_size bytes.  returns zero if the push worked, nonzero otherwise
 869  */
 870 static int push_leaf_left(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
 871                           int data_size)
 872 {
 873         struct tree_buffer *right_buf = path->nodes[0];
 874         struct leaf *right = &right_buf->leaf;
 875         struct tree_buffer *t;
 876         struct leaf *left;
 877         int slot;
 878         int i;
 879         int free_space;
 880         int push_space = 0;
 881         int push_items = 0;
 882         struct item *item;
 883         int old_left_nritems;
 884         int ret = 0;
 885         int wret;
 886
 887         slot = path->slots[1];
 888         if (slot == 0) {
 889                 return 1;
 890         }
 891         if (!path->nodes[1]) {
 892                 return 1;
 893         }
 894         t = read_tree_block(root, path->nodes[1]->node.blockptrs[slot - 1]);
 895         left = &t->leaf;
 896         free_space = leaf_free_space(left);
 897         if (free_space < data_size + sizeof(struct item)) {
 898                 tree_block_release(root, t);
 899                 return 1;
 900         }
 901
 902         /* cow and double check */
 903         btrfs_cow_block(root, t, path->nodes[1], slot - 1, &t);
 904         left = &t->leaf;
 905         free_space = leaf_free_space(left);
 906         if (free_space < data_size + sizeof(struct item)) {
 907                 tree_block_release(root, t);
 908                 return 1;
 909         }
 910
 911         for (i = 0; i < right->header.nritems; i++) {
 912                 item = right->items + i;
 913                 if (path->slots[0] == i)
 914                         push_space += data_size + sizeof(*item);
 915                 if (item->size + sizeof(*item) + push_space > free_space)
 916                         break;
 917                 push_items++;
 918                 push_space += item->size + sizeof(*item);
 919         }
 920         if (push_items == 0) {
 921                 tree_block_release(root, t);
 922                 return 1;
 923         }
 924         /* push data from right to left */
 925         memcpy(left->items + left->header.nritems,
 926                 right->items, push_items * sizeof(struct item));
 927         push_space = LEAF_DATA_SIZE - right->items[push_items -1].offset;
 928         memcpy(left->data + leaf_data_end(left) - push_space,
 929                 right->data + right->items[push_items - 1].offset,
 930                 push_space);
 931         old_left_nritems = left->header.nritems;
 932         BUG_ON(old_left_nritems < 0);
 933
 934         for(i = old_left_nritems; i < old_left_nritems + push_items; i++) {
 935                 left->items[i].offset -= LEAF_DATA_SIZE -
 936                         left->items[old_left_nritems -1].offset;
 937         }
 938         left->header.nritems += push_items;
 939
 940         /* fixup right node */
 941         push_space = right->items[push_items-1].offset - leaf_data_end(right);
 942         memmove(right->data + LEAF_DATA_SIZE - push_space, right->data +
 943                 leaf_data_end(right), push_space);
 944         memmove(right->items, right->items + push_items,
 945                 (right->header.nritems - push_items) * sizeof(struct item));
 946         right->header.nritems -= push_items;
 947         push_space = LEAF_DATA_SIZE;
 948
 949         for (i = 0; i < right->header.nritems; i++) {
 950                 right->items[i].offset = push_space - right->items[i].size;
 951                 push_space = right->items[i].offset;
 952         }
 953
 954         BUG_ON(list_empty(&t->dirty));
 955         BUG_ON(list_empty(&right_buf->dirty));
 956
 957         wret = fixup_low_keys(root, path, &right->items[0].key, 1);
 958         if (wret)
 959                 ret = wret;
 960
 961         /* then fixup the leaf pointer in the path */
 962         if (path->slots[0] < push_items) {
 963                 path->slots[0] += old_left_nritems;
 964                 tree_block_release(root, path->nodes[0]);
 965                 path->nodes[0] = t;
 966                 path->slots[1] -= 1;
 967         } else {
 968                 tree_block_release(root, t);
 969                 path->slots[0] -= push_items;
 970         }
 971         BUG_ON(path->slots[0] < 0);
 972         return ret;
 973 }
 974
 975 /*
 976  * split the path's leaf in two, making sure there is at least data_size
 977  * available for the resulting leaf level of the path.
 978  *
 979  * returns 0 if all went well and < 0 on failure.
 980  */
 981 static int split_leaf(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path,
 982                       int data_size)
 983 {
 984         struct tree_buffer *l_buf;
 985         struct leaf *l;
 986         int nritems;
 987         int mid;
 988         int slot;
 989         struct leaf *right;
 990         struct tree_buffer *right_buffer;
 991         int space_needed = data_size + sizeof(struct item);
 992         int data_copy_size;
 993         int rt_data_off;
 994         int i;
 995         int ret;
 996         int wret;
 997
 998         wret = push_leaf_left(root, path, data_size);
 999         if (wret < 0)
1000                 return wret;
1001         if (wret) {
1002                 wret = push_leaf_right(root, path, data_size);
1003                 if (wret < 0)
1004                         return wret;
1005         }
1006
1007         l_buf = path->nodes[0];
1008         l = &l_buf->leaf;
1009
1010         /* did the pushes work? */
1011         if (leaf_free_space(l) >= sizeof(struct item) + data_size)
1012                 return 0;
1013
1014         if (!path->nodes[1]) {
1015                 ret = insert_new_root(root, path, 1);
1016                 if (ret)
1017                         return ret;
1018         }
1019         slot = path->slots[0];
1020         nritems = l->header.nritems;
1021         mid = (nritems + 1)/ 2;
1022         right_buffer = alloc_free_block(root);
1023         BUG_ON(!right_buffer);
1024         BUG_ON(mid == nritems);
1025         right = &right_buffer->leaf;
1026         memset(right, 0, sizeof(*right));
1027         if (mid <= slot) {
1028                 /* FIXME, just alloc a new leaf here */
1029                 if (leaf_space_used(l, mid, nritems - mid) + space_needed >
1030                         LEAF_DATA_SIZE)
1031                         BUG();
1032         } else {
1033                 /* FIXME, just alloc a new leaf here */
1034                 if (leaf_space_used(l, 0, mid + 1) + space_needed >
1035                         LEAF_DATA_SIZE)
1036                         BUG();
1037         }
1038         right->header.nritems = nritems - mid;
1039         right->header.blocknr = right_buffer->blocknr;
1040         right->header.flags = node_level(0);
1041         right->header.parentid = root->node->node.header.parentid;
1042         data_copy_size = l->items[mid].offset + l->items[mid].size -
1043                          leaf_data_end(l);
1044         memcpy(right->items, l->items + mid,
1045                (nritems - mid) * sizeof(struct item));
1046         memcpy(right->data + LEAF_DATA_SIZE - data_copy_size,
1047                l->data + leaf_data_end(l), data_copy_size);
1048         rt_data_off = LEAF_DATA_SIZE -
1049                      (l->items[mid].offset + l->items[mid].size);
1050
1051         for (i = 0; i < right->header.nritems; i++)
1052                 right->items[i].offset += rt_data_off;
1053
1054         l->header.nritems = mid;
1055         ret = 0;
1056         wret = insert_ptr(root, path, &right->items[0].key,
1057                           right_buffer->blocknr, path->slots[1] + 1, 1);
1058         if (wret)
1059                 ret = wret;
1060         BUG_ON(list_empty(&right_buffer->dirty));
1061         BUG_ON(list_empty(&l_buf->dirty));
1062         BUG_ON(path->slots[0] != slot);
1063         if (mid <= slot) {
1064                 tree_block_release(root, path->nodes[0]);
1065                 path->nodes[0] = right_buffer;
1066                 path->slots[0] -= mid;
1067                 path->slots[1] += 1;
1068         } else
1069                 tree_block_release(root, right_buffer);
1070         BUG_ON(path->slots[0] < 0);
1071         return ret;
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Given a key and some data, insert an item into the tree.
1076  * This does all the path init required, making room in the tree if needed.
1077  */
1078 int insert_item(struct ctree_root *root, struct key *key,
1079                           void *data, int data_size)
1080 {
1081         int ret = 0;
1082         int slot;
1083         int slot_orig;
1084         struct leaf *leaf;
1085         struct tree_buffer *leaf_buf;
1086         unsigned int nritems;
1087         unsigned int data_end;
1088         struct ctree_path path;
1089
1090         /* create a root if there isn't one */
1091         if (!root->node)
1092                 BUG();
1093         init_path(&path);
1094         ret = search_slot(root, key, &path, data_size, 1);
1095         if (ret == 0) {
1096                 release_path(root, &path);
1097                 return -EEXIST;
1098         }
1099         if (ret < 0)
1100                 goto out;
1101
1102         slot_orig = path.slots[0];
1103         leaf_buf = path.nodes[0];
1104         leaf = &leaf_buf->leaf;
1105
1106         nritems = leaf->header.nritems;
1107         data_end = leaf_data_end(leaf);
1108
1109         if (leaf_free_space(leaf) <  sizeof(struct item) + data_size)
1110                 BUG();
1111
1112         slot = path.slots[0];
1113         BUG_ON(slot < 0);
1114         if (slot != nritems) {
1115                 int i;
1116                 unsigned int old_data = leaf->items[slot].offset +
1117                                         leaf->items[slot].size;
1118
1119                 /*
1120                  * item0..itemN ... dataN.offset..dataN.size .. data0.size
1121                  */
1122                 /* first correct the data pointers */
1123                 for (i = slot; i < nritems; i++)
1124                         leaf->items[i].offset -= data_size;
1125
1126                 /* shift the items */
1127                 memmove(leaf->items + slot + 1, leaf->items + slot,
1128                         (nritems - slot) * sizeof(struct item));
1129
1130                 /* shift the data */
1131                 memmove(leaf->data + data_end - data_size, leaf->data +
1132                         data_end, old_data - data_end);
1133                 data_end = old_data;
1134         }
1135         /* copy the new data in */
1136         memcpy(&leaf->items[slot].key, key, sizeof(struct key));
1137         leaf->items[slot].offset = data_end - data_size;
1138         leaf->items[slot].size = data_size;
1139         memcpy(leaf->data + data_end - data_size, data, data_size);
1140         leaf->header.nritems += 1;
1141
1142         ret = 0;
1143         if (slot == 0)
1144                 ret = fixup_low_keys(root, &path, key, 1);
1145
1146         BUG_ON(list_empty(&leaf_buf->dirty));
1147         if (leaf_free_space(leaf) < 0)
1148                 BUG();
1149         check_leaf(&path, 0);
1150 out:
1151         release_path(root, &path);
1152         return ret;
1153 }
1154
1155 /*
1156  * delete the pointer from a given node.
1157  *
1158  * If the delete empties a node, the node is removed from the tree,
1159  * continuing all the way the root if required.  The root is converted into
1160  * a leaf if all the nodes are emptied.
1161  */
1162 static int del_ptr(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path, int level,
1163                    int slot)
1164 {
1165         struct node *node;
1166         struct tree_buffer *parent = path->nodes[level];
1167         int nritems;
1168         int ret = 0;
1169         int wret;
1170
1171         node = &parent->node;
1172         nritems = node->header.nritems;
1173         if (slot != nritems -1) {
1174                 memmove(node->keys + slot, node->keys + slot + 1,
1175                         sizeof(struct key) * (nritems - slot - 1));
1176                 memmove(node->blockptrs + slot,
1177                         node->blockptrs + slot + 1,
1178                         sizeof(u64) * (nritems - slot - 1));
1179         }
1180         node->header.nritems--;
1181         if (node->header.nritems == 0 && parent == root->node) {
1182                 BUG_ON(node_level(root->node->node.header.flags) != 1);
1183                 /* just turn the root into a leaf and break */
1184                 root->node->node.header.flags = node_level(0);
1185         } else if (slot == 0) {
1186                 wret = fixup_low_keys(root, path, node->keys, level + 1);
1187                 if (wret)
1188                         ret = wret;
1189         }
1190         BUG_ON(list_empty(&parent->dirty));
1191         return ret;
1192 }
1193
1194 /*
1195  * delete the item at the leaf level in path.  If that empties
1196  * the leaf, remove it from the tree
1197  */
1198 int del_item(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path)
1199 {
1200         int slot;
1201         struct leaf *leaf;
1202         struct tree_buffer *leaf_buf;
1203         int doff;
1204         int dsize;
1205         int ret = 0;
1206         int wret;
1207
1208         leaf_buf = path->nodes[0];
1209         leaf = &leaf_buf->leaf;
1210         slot = path->slots[0];
1211         doff = leaf->items[slot].offset;
1212         dsize = leaf->items[slot].size;
1213
1214         if (slot != leaf->header.nritems - 1) {
1215                 int i;
1216                 int data_end = leaf_data_end(leaf);
1217                 memmove(leaf->data + data_end + dsize,
1218                         leaf->data + data_end,
1219                         doff - data_end);
1220                 for (i = slot + 1; i < leaf->header.nritems; i++)
1221                         leaf->items[i].offset += dsize;
1222                 memmove(leaf->items + slot, leaf->items + slot + 1,
1223                         sizeof(struct item) *
1224                         (leaf->header.nritems - slot - 1));
1225         }
1226         leaf->header.nritems -= 1;
1227         /* delete the leaf if we've emptied it */
1228         if (leaf->header.nritems == 0) {
1229                 if (leaf_buf == root->node) {
1230                         leaf->header.flags = node_level(0);
1231                         BUG_ON(list_empty(&leaf_buf->dirty));
1232                 } else {
1233                         clean_tree_block(root, leaf_buf);
1234                         wret = del_ptr(root, path, 1, path->slots[1]);
1235                         if (wret)
1236                                 ret = wret;
1237                         wret = free_extent(root, leaf_buf->blocknr, 1);
1238                         if (wret)
1239                                 ret = wret;
1240                 }
1241         } else {
1242                 int used = leaf_space_used(leaf, 0, leaf->header.nritems);
1243                 if (slot == 0) {
1244                         wret = fixup_low_keys(root, path,
1245                                                    &leaf->items[0].key, 1);
1246                         if (wret)
1247                                 ret = wret;
1248                 }
1249                 BUG_ON(list_empty(&leaf_buf->dirty));
1250
1251                 /* delete the leaf if it is mostly empty */
1252                 if (used < LEAF_DATA_SIZE / 3) {
1253                         /* push_leaf_left fixes the path.
1254                          * make sure the path still points to our leaf
1255                          * for possible call to del_ptr below
1256                          */
1257                         slot = path->slots[1];
1258                         leaf_buf->count++;
1259                         wret = push_leaf_left(root, path, 1);
1260                         if (wret < 0)
1261                                 ret = wret;
1262                         if (path->nodes[0] == leaf_buf &&
1263                             leaf->header.nritems) {
1264                                 wret = push_leaf_right(root, path, 1);
1265                                 if (wret < 0)
1266                                         ret = wret;
1267                         }
1268                         if (leaf->header.nritems == 0) {
1269                                 u64 blocknr = leaf_buf->blocknr;
1270                                 clean_tree_block(root, leaf_buf);
1271                                 wret = del_ptr(root, path, 1, slot);
1272                                 if (wret)
1273                                         ret = wret;
1274                                 tree_block_release(root, leaf_buf);
1275                                 wret = free_extent(root, blocknr, 1);
1276                                 if (wret)
1277                                         ret = wret;
1278                         } else {
1279                                 tree_block_release(root, leaf_buf);
1280                         }
1281                 }
1282         }
1283         return ret;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * walk up the tree as far as required to find the next leaf.
1288  * returns 0 if it found something or 1 if there are no greater leaves.
1289  * returns < 0 on io errors.
1290  */
1291 int next_leaf(struct ctree_root *root, struct ctree_path *path)
1292 {
1293         int slot;
1294         int level = 1;
1295         u64 blocknr;
1296         struct tree_buffer *c;
1297         struct tree_buffer *next = NULL;
1298
1299         while(level < MAX_LEVEL) {
1300                 if (!path->nodes[level])
1301                         return 1;
1302                 slot = path->slots[level] + 1;
1303                 c = path->nodes[level];
1304                 if (slot >= c->node.header.nritems) {
1305                         level++;
1306                         continue;
1307                 }
1308                 blocknr = c->node.blockptrs[slot];
1309                 if (next)
1310                         tree_block_release(root, next);
1311                 next = read_tree_block(root, blocknr);
1312                 break;
1313         }
1314         path->slots[level] = slot;
1315         while(1) {
1316                 level--;
1317                 c = path->nodes[level];
1318                 tree_block_release(root, c);
1319                 path->nodes[level] = next;
1320                 path->slots[level] = 0;
1321                 if (!level)
1322                         break;
1323                 next = read_tree_block(root, next->node.blockptrs[0]);
1324         }
1325         return 0;
1326 }
1327
1328