ublk_drv: comment on ublk_driver entry of Kconfig
[platform/kernel/linux-starfive.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/list_sort.h>
4 #include "misc.h"
5 #include "ctree.h"
6 #include "block-group.h"
7 #include "space-info.h"
8 #include "disk-io.h"
9 #include "free-space-cache.h"
10 #include "free-space-tree.h"
11 #include "volumes.h"
12 #include "transaction.h"
13 #include "ref-verify.h"
14 #include "sysfs.h"
15 #include "tree-log.h"
16 #include "delalloc-space.h"
17 #include "discard.h"
18 #include "raid56.h"
19 #include "zoned.h"
20
21 /*
22  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
23  * is not in progress
24  *
25  * Should be called with balance_lock held
26  */
27 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
28 {
29         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
30         u64 target = 0;
31
32         if (!bctl)
33                 return 0;
34
35         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
36             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
37                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
38         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
39                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
40                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
41         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
42                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
43                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
44         }
45
46         return target;
47 }
48
49 /*
50  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
51  *
52  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
53  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
54  * available), otherwise falls back to plain reducing.
55  */
56 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
57 {
58         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
59         u64 target;
60         u64 raid_type;
61         u64 allowed = 0;
62
63         /*
64          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
65          * reduce to the target profile
66          */
67         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
68         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
69         if (target) {
70                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
71                 return extended_to_chunk(target);
72         }
73         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
74
75         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
76         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
77                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
78                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
79         }
80         allowed &= flags;
81
82         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
83                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
84         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
85                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
86         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
87                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
88         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
89                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
90         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
91                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
92
93         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
94
95         return extended_to_chunk(flags | allowed);
96 }
97
98 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
99 {
100         unsigned seq;
101         u64 flags;
102
103         do {
104                 flags = orig_flags;
105                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
106
107                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
108                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
109                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
110                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
111                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
112                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
113         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
114
115         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
116 }
117
118 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
119 {
120         refcount_inc(&cache->refs);
121 }
122
123 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
124 {
125         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
126                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
127                 /*
128                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
129                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
130                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
131                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
132                  * case.
133                  */
134                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
135                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
136                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
137
138                 /*
139                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
140                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
141                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
142                  */
143                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
144                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
145                                                   cache);
146
147                 /*
148                  * If not empty, someone is still holding mutex of
149                  * full_stripe_lock, which can only be released by caller.
150                  * And it will definitely cause use-after-free when caller
151                  * tries to release full stripe lock.
152                  *
153                  * No better way to resolve, but only to warn.
154                  */
155                 WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&cache->full_stripe_locks_root.root));
156                 kfree(cache->free_space_ctl);
157                 kfree(cache->physical_map);
158                 kfree(cache);
159         }
160 }
161
162 /*
163  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
164  */
165 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
166                                        struct btrfs_block_group *block_group)
167 {
168         struct rb_node **p;
169         struct rb_node *parent = NULL;
170         struct btrfs_block_group *cache;
171         bool leftmost = true;
172
173         ASSERT(block_group->length != 0);
174
175         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
176         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
177
178         while (*p) {
179                 parent = *p;
180                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
181                 if (block_group->start < cache->start) {
182                         p = &(*p)->rb_left;
183                 } else if (block_group->start > cache->start) {
184                         p = &(*p)->rb_right;
185                         leftmost = false;
186                 } else {
187                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
188                         return -EEXIST;
189                 }
190         }
191
192         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
193         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
194                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
195
196         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
197
198         return 0;
199 }
200
201 /*
202  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
203  * it will return the block group that contains the bytenr
204  */
205 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
206                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
207 {
208         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
209         struct rb_node *n;
210         u64 end, start;
211
212         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
213         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
214
215         while (n) {
216                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
217                 end = cache->start + cache->length - 1;
218                 start = cache->start;
219
220                 if (bytenr < start) {
221                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
222                                 ret = cache;
223                         n = n->rb_left;
224                 } else if (bytenr > start) {
225                         if (contains && bytenr <= end) {
226                                 ret = cache;
227                                 break;
228                         }
229                         n = n->rb_right;
230                 } else {
231                         ret = cache;
232                         break;
233                 }
234         }
235         if (ret)
236                 btrfs_get_block_group(ret);
237         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
238
239         return ret;
240 }
241
242 /*
243  * Return the block group that starts at or after bytenr
244  */
245 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
246                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
247 {
248         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
249 }
250
251 /*
252  * Return the block group that contains the given bytenr
253  */
254 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
255                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
256 {
257         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
258 }
259
260 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
261                 struct btrfs_block_group *cache)
262 {
263         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
264         struct rb_node *node;
265
266         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
267
268         /* If our block group was removed, we need a full search. */
269         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
270                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
271
272                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
273                 btrfs_put_block_group(cache);
274                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
275         }
276         node = rb_next(&cache->cache_node);
277         btrfs_put_block_group(cache);
278         if (node) {
279                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
280                 btrfs_get_block_group(cache);
281         } else
282                 cache = NULL;
283         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
284         return cache;
285 }
286
287 /**
288  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
289  *
290  * @fs_info:       The filesystem information object.
291  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
292  *
293  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
294  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
295  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
296  *
297  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
298  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
299  *
300  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
301  */
302 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
303                                                   u64 bytenr)
304 {
305         struct btrfs_block_group *bg;
306         bool can_nocow = true;
307
308         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
309         if (!bg)
310                 return NULL;
311
312         spin_lock(&bg->lock);
313         if (bg->ro)
314                 can_nocow = false;
315         else
316                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
317         spin_unlock(&bg->lock);
318
319         if (!can_nocow) {
320                 btrfs_put_block_group(bg);
321                 return NULL;
322         }
323
324         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
325         return bg;
326 }
327
328 /**
329  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
330  *
331  * @bg:       The block group.
332  *
333  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
334  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
335  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
336  * relocation.
337  *
338  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
339  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
340  */
341 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
342 {
343         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
344                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
345
346         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
347         btrfs_put_block_group(bg);
348 }
349
350 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
351 {
352         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
353 }
354
355 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
356                                         const u64 start)
357 {
358         struct btrfs_block_group *bg;
359
360         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
361         ASSERT(bg);
362         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
363                 wake_up_var(&bg->reservations);
364         btrfs_put_block_group(bg);
365 }
366
367 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
368 {
369         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
370
371         ASSERT(bg->ro);
372
373         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
374                 return;
375
376         /*
377          * Our block group is read only but before we set it to read only,
378          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
379          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
380          * root's list of ordered extents).
381          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
382          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
383          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
384          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
385          */
386         down_write(&space_info->groups_sem);
387         up_write(&space_info->groups_sem);
388
389         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
390 }
391
392 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
393                 struct btrfs_block_group *cache)
394 {
395         struct btrfs_caching_control *ctl;
396
397         spin_lock(&cache->lock);
398         if (!cache->caching_ctl) {
399                 spin_unlock(&cache->lock);
400                 return NULL;
401         }
402
403         ctl = cache->caching_ctl;
404         refcount_inc(&ctl->count);
405         spin_unlock(&cache->lock);
406         return ctl;
407 }
408
409 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
410 {
411         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
412                 kfree(ctl);
413 }
414
415 /*
416  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
417  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
418  * progress happen before we try again.
419  *
420  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
421  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
422  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
423  * a free extent of a given size, but this is a good start.
424  *
425  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
426  * any of the information in this block group.
427  */
428 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
429                                            u64 num_bytes)
430 {
431         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
432
433         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
434         if (!caching_ctl)
435                 return;
436
437         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
438                    (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes));
439
440         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
441 }
442
443 static int btrfs_caching_ctl_wait_done(struct btrfs_block_group *cache,
444                                        struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
445 {
446         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
447         return cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR ? -EIO : 0;
448 }
449
450 static int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
451 {
452         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
453         int ret;
454
455         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
456         if (!caching_ctl)
457                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
458         ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
459         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
460         return ret;
461 }
462
463 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
464 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
465 {
466         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
467         u64 start = block_group->start;
468         u64 len = block_group->length;
469         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
470                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
471         u64 step = chunk << 1;
472
473         while (len > chunk) {
474                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
475                 start += step;
476                 if (len < step)
477                         len = 0;
478                 else
479                         len -= step;
480         }
481 }
482 #endif
483
484 /*
485  * This is only called by btrfs_cache_block_group, since we could have freed
486  * extents we need to check the pinned_extents for any extents that can't be
487  * used yet since their free space will be released as soon as the transaction
488  * commits.
489  */
490 u64 add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start, u64 end)
491 {
492         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
493         u64 extent_start, extent_end, size, total_added = 0;
494         int ret;
495
496         while (start < end) {
497                 ret = find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
498                                             &extent_start, &extent_end,
499                                             EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
500                                             NULL);
501                 if (ret)
502                         break;
503
504                 if (extent_start <= start) {
505                         start = extent_end + 1;
506                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
507                         size = extent_start - start;
508                         total_added += size;
509                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
510                                                                  start, size);
511                         BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
512                         start = extent_end + 1;
513                 } else {
514                         break;
515                 }
516         }
517
518         if (start < end) {
519                 size = end - start;
520                 total_added += size;
521                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
522                                                          size);
523                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
524         }
525
526         return total_added;
527 }
528
529 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
530 {
531         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
532         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
533         struct btrfs_root *extent_root;
534         struct btrfs_path *path;
535         struct extent_buffer *leaf;
536         struct btrfs_key key;
537         u64 total_found = 0;
538         u64 last = 0;
539         u32 nritems;
540         int ret;
541         bool wakeup = true;
542
543         path = btrfs_alloc_path();
544         if (!path)
545                 return -ENOMEM;
546
547         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
548         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
549
550 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
551         /*
552          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
553          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
554          * the free space.
555          */
556         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
557                 wakeup = false;
558 #endif
559         /*
560          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
561          * extent for the extent root while also trying to search the extent
562          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
563          * root, since its read-only
564          */
565         path->skip_locking = 1;
566         path->search_commit_root = 1;
567         path->reada = READA_FORWARD;
568
569         key.objectid = last;
570         key.offset = 0;
571         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
572
573 next:
574         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
575         if (ret < 0)
576                 goto out;
577
578         leaf = path->nodes[0];
579         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
580
581         while (1) {
582                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
583                         last = (u64)-1;
584                         break;
585                 }
586
587                 if (path->slots[0] < nritems) {
588                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
589                 } else {
590                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
591                         if (ret)
592                                 break;
593
594                         if (need_resched() ||
595                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
596                                 btrfs_release_path(path);
597                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
598                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
599                                 cond_resched();
600                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
601                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
602                                 goto next;
603                         }
604
605                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
606                         if (ret < 0)
607                                 goto out;
608                         if (ret)
609                                 break;
610                         leaf = path->nodes[0];
611                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
612                         continue;
613                 }
614
615                 if (key.objectid < last) {
616                         key.objectid = last;
617                         key.offset = 0;
618                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
619                         btrfs_release_path(path);
620                         goto next;
621                 }
622
623                 if (key.objectid < block_group->start) {
624                         path->slots[0]++;
625                         continue;
626                 }
627
628                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
629                         break;
630
631                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
632                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
633                         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
634                                                           key.objectid);
635                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
636                                 last = key.objectid +
637                                         fs_info->nodesize;
638                         else
639                                 last = key.objectid + key.offset;
640
641                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
642                                 total_found = 0;
643                                 if (wakeup)
644                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
645                         }
646                 }
647                 path->slots[0]++;
648         }
649         ret = 0;
650
651         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
652                                 block_group->start + block_group->length);
653
654 out:
655         btrfs_free_path(path);
656         return ret;
657 }
658
659 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
660 {
661         struct btrfs_block_group *block_group;
662         struct btrfs_fs_info *fs_info;
663         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
664         int ret;
665
666         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
667         block_group = caching_ctl->block_group;
668         fs_info = block_group->fs_info;
669
670         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
671         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
672
673         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
674                 ret = load_free_space_cache(block_group);
675                 if (ret == 1) {
676                         ret = 0;
677                         goto done;
678                 }
679
680                 /*
681                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
682                  * CACHE_STARTED and carry on.
683                  */
684                 spin_lock(&block_group->lock);
685                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
686                 spin_unlock(&block_group->lock);
687                 wake_up(&caching_ctl->wait);
688         }
689
690         /*
691          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
692          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
693          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
694          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
695          * the transaction has committed we will be safe.
696          */
697         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
698             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
699                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
700         else
701                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
702 done:
703         spin_lock(&block_group->lock);
704         block_group->caching_ctl = NULL;
705         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
706         spin_unlock(&block_group->lock);
707
708 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
709         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
710                 u64 bytes_used;
711
712                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
713                 spin_lock(&block_group->lock);
714                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
715                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
716                 spin_unlock(&block_group->lock);
717                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
718                 fragment_free_space(block_group);
719         }
720 #endif
721
722         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
723         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
724         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
725
726         wake_up(&caching_ctl->wait);
727
728         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
729         btrfs_put_block_group(block_group);
730 }
731
732 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
733 {
734         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
735         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
736         int ret = 0;
737
738         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
739         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
740                 return 0;
741
742         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
743         if (!caching_ctl)
744                 return -ENOMEM;
745
746         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
747         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
748         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
749         caching_ctl->block_group = cache;
750         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
751         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL, NULL);
752
753         spin_lock(&cache->lock);
754         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
755                 kfree(caching_ctl);
756
757                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
758                 if (caching_ctl)
759                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
760                 spin_unlock(&cache->lock);
761                 goto out;
762         }
763         WARN_ON(cache->caching_ctl);
764         cache->caching_ctl = caching_ctl;
765         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
766         spin_unlock(&cache->lock);
767
768         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
769         refcount_inc(&caching_ctl->count);
770         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
771         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
772
773         btrfs_get_block_group(cache);
774
775         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
776 out:
777         /* REVIEW */
778         if (wait && caching_ctl)
779                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
780                 /* wait_event(caching_ctl->wait, space_cache_v1_done(cache)); */
781         if (caching_ctl)
782                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
783
784         return ret;
785 }
786
787 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
788 {
789         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
790                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
791
792         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
793         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
794                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
795         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
796                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
797         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
798                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
799         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
800 }
801
802 /*
803  * Clear incompat bits for the following feature(s):
804  *
805  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
806  *            in the whole filesystem
807  *
808  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
809  */
810 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
811 {
812         bool found_raid56 = false;
813         bool found_raid1c34 = false;
814
815         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
816             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
817             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
818                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
819                 struct btrfs_space_info *sinfo;
820
821                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
822                         down_read(&sinfo->groups_sem);
823                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
824                                 found_raid56 = true;
825                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
826                                 found_raid56 = true;
827                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
828                                 found_raid1c34 = true;
829                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
830                                 found_raid1c34 = true;
831                         up_read(&sinfo->groups_sem);
832                 }
833                 if (!found_raid56)
834                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
835                 if (!found_raid1c34)
836                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
837         }
838 }
839
840 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
841                                    struct btrfs_path *path,
842                                    struct btrfs_block_group *block_group)
843 {
844         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
845         struct btrfs_root *root;
846         struct btrfs_key key;
847         int ret;
848
849         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
850         key.objectid = block_group->start;
851         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
852         key.offset = block_group->length;
853
854         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
855         if (ret > 0)
856                 ret = -ENOENT;
857         if (ret < 0)
858                 return ret;
859
860         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
861         return ret;
862 }
863
864 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
865                              u64 group_start, struct extent_map *em)
866 {
867         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
868         struct btrfs_path *path;
869         struct btrfs_block_group *block_group;
870         struct btrfs_free_cluster *cluster;
871         struct inode *inode;
872         struct kobject *kobj = NULL;
873         int ret;
874         int index;
875         int factor;
876         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
877         bool remove_em;
878         bool remove_rsv = false;
879
880         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
881         BUG_ON(!block_group);
882         BUG_ON(!block_group->ro);
883
884         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
885         /*
886          * Free the reserved super bytes from this block group before
887          * remove it.
888          */
889         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
890         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
891                                   block_group->length);
892
893         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
894         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
895
896         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
897         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
898         spin_lock(&cluster->refill_lock);
899         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
900         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
901
902         /*
903          * make sure this block group isn't part of a metadata
904          * allocation cluster
905          */
906         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
907         spin_lock(&cluster->refill_lock);
908         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
909         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
910
911         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
912         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
913
914         path = btrfs_alloc_path();
915         if (!path) {
916                 ret = -ENOMEM;
917                 goto out;
918         }
919
920         /*
921          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
922          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
923          */
924         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
925
926         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
927         /*
928          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
929          * free space inode
930          */
931         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
932         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
933                 list_del_init(&block_group->io_list);
934
935                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
936
937                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
938                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
939                 btrfs_put_block_group(block_group);
940                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
941         }
942
943         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
944                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
945                 remove_rsv = true;
946                 btrfs_put_block_group(block_group);
947         }
948         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
949         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
950
951         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
952         if (ret)
953                 goto out;
954
955         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
956         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
957                         &fs_info->block_group_cache_tree);
958         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
959
960         /* Once for the block groups rbtree */
961         btrfs_put_block_group(block_group);
962
963         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
964
965         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
966         /*
967          * we must use list_del_init so people can check to see if they
968          * are still on the list after taking the semaphore
969          */
970         list_del_init(&block_group->list);
971         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
972                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
973                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
974                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
975         }
976         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
977         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
978         if (kobj) {
979                 kobject_del(kobj);
980                 kobject_put(kobj);
981         }
982
983         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
984                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
985
986         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
987         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
988         if (!caching_ctl) {
989                 struct btrfs_caching_control *ctl;
990
991                 list_for_each_entry(ctl, &fs_info->caching_block_groups, list) {
992                         if (ctl->block_group == block_group) {
993                                 caching_ctl = ctl;
994                                 refcount_inc(&caching_ctl->count);
995                                 break;
996                         }
997                 }
998         }
999         if (caching_ctl)
1000                 list_del_init(&caching_ctl->list);
1001         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1002
1003         if (caching_ctl) {
1004                 /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1005                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1006                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1007         }
1008
1009         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1010         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1011         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1012         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1013
1014         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1015
1016         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1017         list_del_init(&block_group->ro_list);
1018
1019         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1020                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1021                         < block_group->length);
1022                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1023                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1024                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1025                         < block_group->zone_unusable);
1026                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1027                         < block_group->length * factor);
1028                 WARN_ON(test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_ZONE_IS_ACTIVE,
1029                                  &block_group->runtime_flags) &&
1030                         block_group->space_info->active_total_bytes
1031                         < block_group->length);
1032         }
1033         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1034         if (test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_ZONE_IS_ACTIVE, &block_group->runtime_flags))
1035                 block_group->space_info->active_total_bytes -= block_group->length;
1036         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1037                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1038         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1039                 block_group->zone_unusable;
1040         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1041
1042         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1043
1044         /*
1045          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1046          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1047          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1048          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1049          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1050          * the block group's extent map before the task calling this function
1051          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1052          * another task to attempt to create another block group with the same
1053          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1054          */
1055         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1056         if (ret)
1057                 goto out;
1058
1059         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1060         if (ret < 0)
1061                 goto out;
1062
1063         spin_lock(&block_group->lock);
1064         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags);
1065
1066         /*
1067          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1068          * because we removed the block group from the rbtree
1069          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1070          * even if someone already got this block group before we removed it
1071          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1072          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1073          * entries because we already removed them all when we called
1074          * btrfs_remove_free_space_cache().
1075          *
1076          * And we must not remove the extent map from the fs_info->mapping_tree
1077          * to prevent the same logical address range and physical device space
1078          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1079          * avoid races with trimming and scrub.
1080          *
1081          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1082          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1083          * currently running transaction might finish and a new one start,
1084          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1085          * physical device locations unless we take this special care.
1086          *
1087          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1088          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1089          * in place until the extents have been discarded completely when
1090          * the transaction commit has completed.
1091          */
1092         remove_em = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1093         spin_unlock(&block_group->lock);
1094
1095         if (remove_em) {
1096                 struct extent_map_tree *em_tree;
1097
1098                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1099                 write_lock(&em_tree->lock);
1100                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
1101                 write_unlock(&em_tree->lock);
1102                 /* once for the tree */
1103                 free_extent_map(em);
1104         }
1105
1106 out:
1107         /* Once for the lookup reference */
1108         btrfs_put_block_group(block_group);
1109         if (remove_rsv)
1110                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
1111         btrfs_free_path(path);
1112         return ret;
1113 }
1114
1115 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1116                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1117 {
1118         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1119         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1120         struct extent_map *em;
1121         struct map_lookup *map;
1122         unsigned int num_items;
1123
1124         read_lock(&em_tree->lock);
1125         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
1126         read_unlock(&em_tree->lock);
1127         ASSERT(em && em->start == chunk_offset);
1128
1129         /*
1130          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1131          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1132          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1133          *
1134          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1135          * of tree roots).
1136          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1137          * tree).
1138          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1139          * roots).
1140          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1141          * stripe (located in the device tree).
1142          *
1143          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1144          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1145          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1146          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1147          */
1148         map = em->map_lookup;
1149         num_items = 3 + map->num_stripes;
1150         free_extent_map(em);
1151
1152         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1157  * group @cache.
1158  *
1159  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1160  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1161  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1162  * without checking free space.
1163  *
1164  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1165  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1166  * not this function.
1167  */
1168 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1169 {
1170         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1171         u64 num_bytes;
1172         int ret = -ENOSPC;
1173
1174         spin_lock(&sinfo->lock);
1175         spin_lock(&cache->lock);
1176
1177         if (cache->swap_extents) {
1178                 ret = -ETXTBSY;
1179                 goto out;
1180         }
1181
1182         if (cache->ro) {
1183                 cache->ro++;
1184                 ret = 0;
1185                 goto out;
1186         }
1187
1188         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1189                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1190
1191         /*
1192          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1193          * check of left over space in how much we have allocated.
1194          */
1195         if (force) {
1196                 ret = 0;
1197         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1198                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1199
1200                 /*
1201                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1202                  * free space as buffer.
1203                  */
1204                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1205                         ret = 0;
1206         } else {
1207                 /*
1208                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1209                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1210                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1211                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1212                  */
1213                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1214                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1215                         ret = 0;
1216         }
1217
1218         if (!ret) {
1219                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1220                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1221                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1222                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1223                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1224                         cache->zone_unusable = 0;
1225                 }
1226                 cache->ro++;
1227                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1228         }
1229 out:
1230         spin_unlock(&cache->lock);
1231         spin_unlock(&sinfo->lock);
1232         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1233                 btrfs_info(cache->fs_info,
1234                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1235                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1236         }
1237         return ret;
1238 }
1239
1240 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1241                                  struct btrfs_block_group *bg)
1242 {
1243         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1244         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1245         const u64 start = bg->start;
1246         const u64 end = start + bg->length - 1;
1247         int ret;
1248
1249         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1250         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1251                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1252                                              struct btrfs_transaction, list);
1253                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1254         }
1255         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1256
1257         /*
1258          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1259          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1260          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1261          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1262          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1263          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1264          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1265          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1266          */
1267         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1268         if (prev_trans) {
1269                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1270                                         EXTENT_DIRTY);
1271                 if (ret)
1272                         goto out;
1273         }
1274
1275         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1276                                 EXTENT_DIRTY);
1277 out:
1278         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1279         if (prev_trans)
1280                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1281
1282         return ret == 0;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1287  * space inside of them.
1288  */
1289 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1290 {
1291         struct btrfs_block_group *block_group;
1292         struct btrfs_space_info *space_info;
1293         struct btrfs_trans_handle *trans;
1294         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1295         int ret = 0;
1296
1297         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1298                 return;
1299
1300         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1301                 return;
1302
1303         /*
1304          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1305          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1306          */
1307         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1308                 return;
1309
1310         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1311         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1312                 int trimming;
1313
1314                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1315                                                struct btrfs_block_group,
1316                                                bg_list);
1317                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1318
1319                 space_info = block_group->space_info;
1320
1321                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1322                         btrfs_put_block_group(block_group);
1323                         continue;
1324                 }
1325                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1326
1327                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1328
1329                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1330                 down_write(&space_info->groups_sem);
1331
1332                 /*
1333                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1334                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1335                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1336                  */
1337                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1338                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1339                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1340                         up_write(&space_info->groups_sem);
1341                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1342                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1343                                                  block_group);
1344                         goto next;
1345                 }
1346
1347                 spin_lock(&block_group->lock);
1348                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1349                     block_group->used || block_group->ro ||
1350                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1351                         /*
1352                          * We want to bail if we made new allocations or have
1353                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1354                          * the ro check in case balance is currently acting on
1355                          * this block group.
1356                          */
1357                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1358                         spin_unlock(&block_group->lock);
1359                         up_write(&space_info->groups_sem);
1360                         goto next;
1361                 }
1362                 spin_unlock(&block_group->lock);
1363
1364                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1365                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1366                 up_write(&space_info->groups_sem);
1367                 if (ret < 0) {
1368                         ret = 0;
1369                         goto next;
1370                 }
1371
1372                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1373                 if (ret < 0) {
1374                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1375                         if (ret == -EAGAIN)
1376                                 ret = 0;
1377                         goto next;
1378                 }
1379
1380                 /*
1381                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1382                  * properly if we fail to join the transaction.
1383                  */
1384                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1385                                                      block_group->start);
1386                 if (IS_ERR(trans)) {
1387                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1388                         ret = PTR_ERR(trans);
1389                         goto next;
1390                 }
1391
1392                 /*
1393                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1394                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1395                  */
1396                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1397                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1398                         goto end_trans;
1399                 }
1400
1401                 /*
1402                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1403                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1404                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1405                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1406                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1407                  */
1408                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1409                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1410                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1411                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1412                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1413                                                  block_group);
1414                         goto end_trans;
1415                 }
1416                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1417
1418                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1419                 spin_lock(&space_info->lock);
1420                 spin_lock(&block_group->lock);
1421
1422                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1423                                                      -block_group->pinned);
1424                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1425                 block_group->pinned = 0;
1426
1427                 spin_unlock(&block_group->lock);
1428                 spin_unlock(&space_info->lock);
1429
1430                 /*
1431                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1432                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1433                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1434                  * before coming down the unused block group path as trimming
1435                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1436                  */
1437                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1438                         goto flip_async;
1439
1440                 /*
1441                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1442                  * need to reset sequential-required zones.
1443                  */
1444                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1445                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1446
1447                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1448                 if (trimming)
1449                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1450
1451                 /*
1452                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1453                  * horribly wrong.
1454                  */
1455                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1456
1457                 if (ret) {
1458                         if (trimming)
1459                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1460                         goto end_trans;
1461                 }
1462
1463                 /*
1464                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1465                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1466                  * until transaction commit to do the actual discard.
1467                  */
1468                 if (trimming) {
1469                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1470                         /*
1471                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1472                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1473                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1474                          */
1475                         list_move(&block_group->bg_list,
1476                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1477                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1478                         btrfs_get_block_group(block_group);
1479                 }
1480 end_trans:
1481                 btrfs_end_transaction(trans);
1482 next:
1483                 btrfs_put_block_group(block_group);
1484                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1485         }
1486         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1487         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1488         return;
1489
1490 flip_async:
1491         btrfs_end_transaction(trans);
1492         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1493         btrfs_put_block_group(block_group);
1494         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1495 }
1496
1497 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1498 {
1499         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1500
1501         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1502         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1503                 btrfs_get_block_group(bg);
1504                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1505                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1506         }
1507         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1508 }
1509
1510 /*
1511  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1512  * of the list, so they will get reclaimed first.
1513  */
1514 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1515                            const struct list_head *b)
1516 {
1517         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1518
1519         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1520         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1521
1522         return bg1->used > bg2->used;
1523 }
1524
1525 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1526 {
1527         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1528                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1529         return true;
1530 }
1531
1532 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1533 {
1534         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1535                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1536         struct btrfs_block_group *bg;
1537         struct btrfs_space_info *space_info;
1538
1539         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1540                 return;
1541
1542         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1543                 return;
1544
1545         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1546                 return;
1547
1548         sb_start_write(fs_info->sb);
1549
1550         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1551                 sb_end_write(fs_info->sb);
1552                 return;
1553         }
1554
1555         /*
1556          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1557          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1558          */
1559         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1560                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1561                 sb_end_write(fs_info->sb);
1562                 return;
1563         }
1564
1565         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1566         /*
1567          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1568          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1569          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1570          */
1571         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1572         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1573                 u64 zone_unusable;
1574                 int ret = 0;
1575
1576                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1577                                       struct btrfs_block_group,
1578                                       bg_list);
1579                 list_del_init(&bg->bg_list);
1580
1581                 space_info = bg->space_info;
1582                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1583
1584                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1585                 down_write(&space_info->groups_sem);
1586
1587                 spin_lock(&bg->lock);
1588                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1589                         /*
1590                          * We want to bail if we made new allocations or have
1591                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1592                          * the ro check in case balance is currently acting on
1593                          * this block group.
1594                          */
1595                         spin_unlock(&bg->lock);
1596                         up_write(&space_info->groups_sem);
1597                         goto next;
1598                 }
1599                 spin_unlock(&bg->lock);
1600
1601                 /* Get out fast, in case we're unmounting the filesystem */
1602                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
1603                         up_write(&space_info->groups_sem);
1604                         goto next;
1605                 }
1606
1607                 /*
1608                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1609                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1610                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1611                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1612                  */
1613                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1614                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1615                 up_write(&space_info->groups_sem);
1616                 if (ret < 0)
1617                         goto next;
1618
1619                 btrfs_info(fs_info,
1620                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1621                                 bg->start, div_u64(bg->used * 100, bg->length),
1622                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1623                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1624                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1625                 if (ret) {
1626                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1627                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1628                                   bg->start);
1629                 }
1630
1631 next:
1632                 btrfs_put_block_group(bg);
1633                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1634         }
1635         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1636         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1637         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1638         sb_end_write(fs_info->sb);
1639 }
1640
1641 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1642 {
1643         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1644         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1645                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1646         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1647 }
1648
1649 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1650 {
1651         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1652
1653         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1654         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1655                 btrfs_get_block_group(bg);
1656                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1657                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1658         }
1659         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1660 }
1661
1662 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1663                            struct btrfs_path *path)
1664 {
1665         struct extent_map_tree *em_tree;
1666         struct extent_map *em;
1667         struct btrfs_block_group_item bg;
1668         struct extent_buffer *leaf;
1669         int slot;
1670         u64 flags;
1671         int ret = 0;
1672
1673         slot = path->slots[0];
1674         leaf = path->nodes[0];
1675
1676         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1677         read_lock(&em_tree->lock);
1678         em = lookup_extent_mapping(em_tree, key->objectid, key->offset);
1679         read_unlock(&em_tree->lock);
1680         if (!em) {
1681                 btrfs_err(fs_info,
1682                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1683                           key->objectid, key->offset);
1684                 return -ENOENT;
1685         }
1686
1687         if (em->start != key->objectid || em->len != key->offset) {
1688                 btrfs_err(fs_info,
1689                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1690                         key->objectid, key->offset, em->start, em->len);
1691                 ret = -EUCLEAN;
1692                 goto out_free_em;
1693         }
1694
1695         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1696                            sizeof(bg));
1697         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1698                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1699
1700         if (flags != (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1701                 btrfs_err(fs_info,
1702 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1703                           key->objectid, key->offset, flags,
1704                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & em->map_lookup->type));
1705                 ret = -EUCLEAN;
1706         }
1707
1708 out_free_em:
1709         free_extent_map(em);
1710         return ret;
1711 }
1712
1713 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1714                                   struct btrfs_path *path,
1715                                   struct btrfs_key *key)
1716 {
1717         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1718         int ret;
1719         struct btrfs_key found_key;
1720
1721         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
1722                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1723                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1724                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1725                 }
1726         }
1727         return ret;
1728 }
1729
1730 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1731 {
1732         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1733                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1734
1735         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
1736         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
1737                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
1738         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
1739                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
1740         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
1741                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
1742         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
1743 }
1744
1745 /**
1746  * Map a physical disk address to a list of logical addresses
1747  *
1748  * @fs_info:       the filesystem
1749  * @chunk_start:   logical address of block group
1750  * @bdev:          physical device to resolve, can be NULL to indicate any device
1751  * @physical:      physical address to map to logical addresses
1752  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
1753  * @naddrs:        length of @logical
1754  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
1755  *
1756  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
1757  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
1758  * block copies.
1759  */
1760 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
1761                      struct block_device *bdev, u64 physical, u64 **logical,
1762                      int *naddrs, int *stripe_len)
1763 {
1764         struct extent_map *em;
1765         struct map_lookup *map;
1766         u64 *buf;
1767         u64 bytenr;
1768         u64 data_stripe_length;
1769         u64 io_stripe_size;
1770         int i, nr = 0;
1771         int ret = 0;
1772
1773         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
1774         if (IS_ERR(em))
1775                 return -EIO;
1776
1777         map = em->map_lookup;
1778         data_stripe_length = em->orig_block_len;
1779         io_stripe_size = map->stripe_len;
1780         chunk_start = em->start;
1781
1782         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
1783         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
1784                 io_stripe_size = map->stripe_len * nr_data_stripes(map);
1785
1786         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
1787         if (!buf) {
1788                 ret = -ENOMEM;
1789                 goto out;
1790         }
1791
1792         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
1793                 bool already_inserted = false;
1794                 u64 stripe_nr;
1795                 u64 offset;
1796                 int j;
1797
1798                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
1799                               data_stripe_length))
1800                         continue;
1801
1802                 if (bdev && map->stripes[i].dev->bdev != bdev)
1803                         continue;
1804
1805                 stripe_nr = physical - map->stripes[i].physical;
1806                 stripe_nr = div64_u64_rem(stripe_nr, map->stripe_len, &offset);
1807
1808                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
1809                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
1810                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1811                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr, map->sub_stripes);
1812                 }
1813                 /*
1814                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
1815                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
1816                  * instead of map->stripe_len
1817                  */
1818
1819                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
1820
1821                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
1822                 for (j = 0; j < nr; j++) {
1823                         if (buf[j] == bytenr) {
1824                                 already_inserted = true;
1825                                 break;
1826                         }
1827                 }
1828
1829                 if (!already_inserted)
1830                         buf[nr++] = bytenr;
1831         }
1832
1833         *logical = buf;
1834         *naddrs = nr;
1835         *stripe_len = io_stripe_size;
1836 out:
1837         free_extent_map(em);
1838         return ret;
1839 }
1840
1841 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
1842 {
1843         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
1844         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
1845         u64 bytenr;
1846         u64 *logical;
1847         int stripe_len;
1848         int i, nr, ret;
1849
1850         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
1851                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
1852                 cache->bytes_super += stripe_len;
1853                 ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, cache->start,
1854                                                 stripe_len);
1855                 if (ret)
1856                         return ret;
1857         }
1858
1859         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
1860                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
1861                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start, NULL,
1862                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
1863                 if (ret)
1864                         return ret;
1865
1866                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
1867                 if (zoned && nr) {
1868                         btrfs_err(fs_info,
1869                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
1870                                   cache->start);
1871                         return -EUCLEAN;
1872                 }
1873
1874                 while (nr--) {
1875                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
1876                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
1877
1878                         cache->bytes_super += len;
1879                         ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, logical[nr],
1880                                                         len);
1881                         if (ret) {
1882                                 kfree(logical);
1883                                 return ret;
1884                         }
1885                 }
1886
1887                 kfree(logical);
1888         }
1889         return 0;
1890 }
1891
1892 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
1893                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
1894 {
1895         struct btrfs_block_group *cache;
1896
1897         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
1898         if (!cache)
1899                 return NULL;
1900
1901         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
1902                                         GFP_NOFS);
1903         if (!cache->free_space_ctl) {
1904                 kfree(cache);
1905                 return NULL;
1906         }
1907
1908         cache->start = start;
1909
1910         cache->fs_info = fs_info;
1911         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
1912
1913         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
1914
1915         refcount_set(&cache->refs, 1);
1916         spin_lock_init(&cache->lock);
1917         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
1918         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
1919         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
1920         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
1921         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
1922         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
1923         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
1924         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
1925         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
1926         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
1927         atomic_set(&cache->frozen, 0);
1928         mutex_init(&cache->free_space_lock);
1929         cache->full_stripe_locks_root.root = RB_ROOT;
1930         mutex_init(&cache->full_stripe_locks_root.lock);
1931
1932         return cache;
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
1937  * group
1938  */
1939 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1940 {
1941         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
1942         struct extent_map *em;
1943         struct btrfs_block_group *bg;
1944         u64 start = 0;
1945         int ret = 0;
1946
1947         while (1) {
1948                 read_lock(&map_tree->lock);
1949                 /*
1950                  * lookup_extent_mapping will return the first extent map
1951                  * intersecting the range, so setting @len to 1 is enough to
1952                  * get the first chunk.
1953                  */
1954                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, start, 1);
1955                 read_unlock(&map_tree->lock);
1956                 if (!em)
1957                         break;
1958
1959                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, em->start);
1960                 if (!bg) {
1961                         btrfs_err(fs_info,
1962         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
1963                                      em->start, em->len);
1964                         ret = -EUCLEAN;
1965                         free_extent_map(em);
1966                         break;
1967                 }
1968                 if (bg->start != em->start || bg->length != em->len ||
1969                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
1970                     (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1971                         btrfs_err(fs_info,
1972 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
1973                                 em->start, em->len,
1974                                 em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
1975                                 bg->start, bg->length,
1976                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
1977                         ret = -EUCLEAN;
1978                         free_extent_map(em);
1979                         btrfs_put_block_group(bg);
1980                         break;
1981                 }
1982                 start = em->start + em->len;
1983                 free_extent_map(em);
1984                 btrfs_put_block_group(bg);
1985         }
1986         return ret;
1987 }
1988
1989 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
1990                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
1991                                 const struct btrfs_key *key,
1992                                 int need_clear)
1993 {
1994         struct btrfs_block_group *cache;
1995         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
1996         int ret;
1997
1998         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
1999
2000         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2001         if (!cache)
2002                 return -ENOMEM;
2003
2004         cache->length = key->offset;
2005         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2006         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2007         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2008
2009         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2010
2011         if (need_clear) {
2012                 /*
2013                  * When we mount with old space cache, we need to
2014                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2015                  *
2016                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2017                  *    truncate the old free space cache inode and
2018                  *    setup a new one.
2019                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2020                  *    the new space cache info onto disk.
2021                  */
2022                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2023                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2024         }
2025         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2026             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2027                         btrfs_err(info,
2028 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2029                                   cache->start);
2030                         ret = -EINVAL;
2031                         goto error;
2032         }
2033
2034         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2035         if (ret) {
2036                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2037                           cache->start);
2038                 goto error;
2039         }
2040
2041         /*
2042          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2043          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2044          * than we actually do.
2045          */
2046         ret = exclude_super_stripes(cache);
2047         if (ret) {
2048                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2049                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2050                 goto error;
2051         }
2052
2053         /*
2054          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2055          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2056          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2057          * zone_unusable space.
2058          *
2059          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2060          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2061          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2062          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2063          * in the full case.
2064          */
2065         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2066                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2067                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2068                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2069         } else if (cache->length == cache->used) {
2070                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2071                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2072         } else if (cache->used == 0) {
2073                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2074                 add_new_free_space(cache, cache->start,
2075                                    cache->start + cache->length);
2076                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2077         }
2078
2079         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2080         if (ret) {
2081                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2082                 goto error;
2083         }
2084         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2085         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2086
2087         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2088         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2089                 if (cache->used == 0) {
2090                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2091                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2092                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2093                         else
2094                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2095                 }
2096         } else {
2097                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2098         }
2099
2100         return 0;
2101 error:
2102         btrfs_put_block_group(cache);
2103         return ret;
2104 }
2105
2106 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2107 {
2108         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
2109         struct rb_node *node;
2110         int ret = 0;
2111
2112         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
2113                 struct extent_map *em;
2114                 struct map_lookup *map;
2115                 struct btrfs_block_group *bg;
2116
2117                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
2118                 map = em->map_lookup;
2119                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, em->start);
2120                 if (!bg) {
2121                         ret = -ENOMEM;
2122                         break;
2123                 }
2124
2125                 /* Fill dummy cache as FULL */
2126                 bg->length = em->len;
2127                 bg->flags = map->type;
2128                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2129                 bg->used = em->len;
2130                 bg->flags = map->type;
2131                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2132                 /*
2133                  * We may have some valid block group cache added already, in
2134                  * that case we skip to the next one.
2135                  */
2136                 if (ret == -EEXIST) {
2137                         ret = 0;
2138                         btrfs_put_block_group(bg);
2139                         continue;
2140                 }
2141
2142                 if (ret) {
2143                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2144                         btrfs_put_block_group(bg);
2145                         break;
2146                 }
2147
2148                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2149
2150                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2151         }
2152         if (!ret)
2153                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2154         return ret;
2155 }
2156
2157 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2158 {
2159         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2160         struct btrfs_path *path;
2161         int ret;
2162         struct btrfs_block_group *cache;
2163         struct btrfs_space_info *space_info;
2164         struct btrfs_key key;
2165         int need_clear = 0;
2166         u64 cache_gen;
2167
2168         /*
2169          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2170          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2171          * need to waste time searching block group items.
2172          *
2173          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2174          * no need for a full incompat flag.
2175          */
2176         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2177                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2178                 return fill_dummy_bgs(info);
2179
2180         key.objectid = 0;
2181         key.offset = 0;
2182         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2183         path = btrfs_alloc_path();
2184         if (!path)
2185                 return -ENOMEM;
2186
2187         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2188         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2189             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2190                 need_clear = 1;
2191         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2192                 need_clear = 1;
2193
2194         while (1) {
2195                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2196                 struct extent_buffer *leaf;
2197                 int slot;
2198
2199                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2200                 if (ret > 0)
2201                         break;
2202                 if (ret != 0)
2203                         goto error;
2204
2205                 leaf = path->nodes[0];
2206                 slot = path->slots[0];
2207
2208                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2209                                    sizeof(bgi));
2210
2211                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2212                 btrfs_release_path(path);
2213                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2214                 if (ret < 0)
2215                         goto error;
2216                 key.objectid += key.offset;
2217                 key.offset = 0;
2218         }
2219         btrfs_release_path(path);
2220
2221         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2222                 int i;
2223
2224                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2225                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2226                                 continue;
2227                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2228                                                  struct btrfs_block_group,
2229                                                  list);
2230                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2231                 }
2232
2233                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2234                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2235                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2236                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2237                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2238                         continue;
2239                 /*
2240                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2241                  * mirrored block groups.
2242                  */
2243                 list_for_each_entry(cache,
2244                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2245                                 list)
2246                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2247                 list_for_each_entry(cache,
2248                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2249                                 list)
2250                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2251         }
2252
2253         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2254         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2255 error:
2256         btrfs_free_path(path);
2257         /*
2258          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2259          * rescue=ibadroots mount option.
2260          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2261          * continue to mount and grab their data.
2262          */
2263         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2264                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2265         return ret;
2266 }
2267
2268 /*
2269  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2270  * allocation.
2271  *
2272  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2273  * phases.
2274  */
2275 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2276                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2277 {
2278         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2279         struct btrfs_block_group_item bgi;
2280         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2281         struct btrfs_key key;
2282
2283         spin_lock(&block_group->lock);
2284         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2285         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2286                                                    block_group->global_root_id);
2287         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2288         key.objectid = block_group->start;
2289         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2290         key.offset = block_group->length;
2291         spin_unlock(&block_group->lock);
2292
2293         return btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2294 }
2295
2296 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2297                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2298                             u64 start, u64 num_bytes)
2299 {
2300         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2301         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2302         struct btrfs_path *path;
2303         struct btrfs_dev_extent *extent;
2304         struct extent_buffer *leaf;
2305         struct btrfs_key key;
2306         int ret;
2307
2308         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2309         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2310         path = btrfs_alloc_path();
2311         if (!path)
2312                 return -ENOMEM;
2313
2314         key.objectid = device->devid;
2315         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2316         key.offset = start;
2317         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2318         if (ret)
2319                 goto out;
2320
2321         leaf = path->nodes[0];
2322         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2323         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2324         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2325                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2326         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2327
2328         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2329         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2330 out:
2331         btrfs_free_path(path);
2332         return ret;
2333 }
2334
2335 /*
2336  * This function belongs to phase 2.
2337  *
2338  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2339  * phases.
2340  */
2341 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2342                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2343 {
2344         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2345         struct btrfs_device *device;
2346         struct extent_map *em;
2347         struct map_lookup *map;
2348         u64 dev_offset;
2349         u64 stripe_size;
2350         int i;
2351         int ret = 0;
2352
2353         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2354         if (IS_ERR(em))
2355                 return PTR_ERR(em);
2356
2357         map = em->map_lookup;
2358         stripe_size = em->orig_block_len;
2359
2360         /*
2361          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2362          * a device replace operation that replaces the device object associated
2363          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2364          * at any time during that final phase of the device replace operation
2365          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2366          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2367          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2368          */
2369         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2370         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2371                 device = map->stripes[i].dev;
2372                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2373
2374                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2375                                        stripe_size);
2376                 if (ret)
2377                         break;
2378         }
2379         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2380
2381         free_extent_map(em);
2382         return ret;
2383 }
2384
2385 /*
2386  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2387  * chunk allocation.
2388  *
2389  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2390  * phases.
2391  */
2392 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2393 {
2394         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2395         struct btrfs_block_group *block_group;
2396         int ret = 0;
2397
2398         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2399                 int index;
2400
2401                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2402                                                struct btrfs_block_group,
2403                                                bg_list);
2404                 if (ret)
2405                         goto next;
2406
2407                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2408
2409                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2410                 if (ret)
2411                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2412                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2413                               &block_group->runtime_flags)) {
2414                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2415                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2416                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2417                         if (ret)
2418                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2419                 }
2420                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2421                                          block_group->length);
2422                 if (ret)
2423                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2424                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2425
2426                 /*
2427                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2428                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2429                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2430                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2431                  */
2432                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2433                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2434
2435                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2436 next:
2437                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
2438                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2439         }
2440         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2441 }
2442
2443 /*
2444  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2445  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2446  */
2447 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2448 {
2449         u64 div = SZ_1G;
2450         u64 index;
2451
2452         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2453                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2454
2455         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2456         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2457                 div = SZ_128M;
2458
2459         offset = div64_u64(offset, div);
2460         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2461         return index;
2462 }
2463
2464 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2465                                                  u64 bytes_used, u64 type,
2466                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2467 {
2468         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2469         struct btrfs_block_group *cache;
2470         int ret;
2471
2472         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2473
2474         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2475         if (!cache)
2476                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2477
2478         cache->length = size;
2479         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2480         cache->used = bytes_used;
2481         cache->flags = type;
2482         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2483         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2484
2485         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2486                 cache->needs_free_space = 1;
2487
2488         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2489         if (ret) {
2490                 btrfs_put_block_group(cache);
2491                 return ERR_PTR(ret);
2492         }
2493
2494         ret = exclude_super_stripes(cache);
2495         if (ret) {
2496                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2497                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2498                 btrfs_put_block_group(cache);
2499                 return ERR_PTR(ret);
2500         }
2501
2502         add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size);
2503
2504         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2505
2506         /*
2507          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2508          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2509          * with its ->space_info set.
2510          */
2511         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2512         ASSERT(cache->space_info);
2513
2514         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2515         if (ret) {
2516                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2517                 btrfs_put_block_group(cache);
2518                 return ERR_PTR(ret);
2519         }
2520
2521         /*
2522          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2523          * the rbtree, update the space info's counters.
2524          */
2525         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2526         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2527         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2528
2529 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2530         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2531                 u64 new_bytes_used = size - bytes_used;
2532
2533                 cache->space_info->bytes_used += new_bytes_used >> 1;
2534                 fragment_free_space(cache);
2535         }
2536 #endif
2537
2538         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2539         trans->delayed_ref_updates++;
2540         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
2541
2542         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2543         return cache;
2544 }
2545
2546 /*
2547  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2548  * group.
2549  *
2550  * @cache:              the destination block group
2551  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2552  *                      ensure we still have some free space after marking this
2553  *                      block group RO.
2554  */
2555 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2556                              bool do_chunk_alloc)
2557 {
2558         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2559         struct btrfs_trans_handle *trans;
2560         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2561         u64 alloc_flags;
2562         int ret;
2563         bool dirty_bg_running;
2564
2565         /*
2566          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2567          * mount.
2568          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2569          * Thus here we skip all chunk allocations.
2570          */
2571         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2572                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2573                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2574                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2575                 return ret;
2576         }
2577
2578         do {
2579                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2580                 if (IS_ERR(trans))
2581                         return PTR_ERR(trans);
2582
2583                 dirty_bg_running = false;
2584
2585                 /*
2586                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2587                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2588                  * back off and let this transaction commit.
2589                  */
2590                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2591                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2592                         u64 transid = trans->transid;
2593
2594                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2595                         btrfs_end_transaction(trans);
2596
2597                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2598                         if (ret)
2599                                 return ret;
2600                         dirty_bg_running = true;
2601                 }
2602         } while (dirty_bg_running);
2603
2604         if (do_chunk_alloc) {
2605                 /*
2606                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2607                  * corresponding block group with the new raid level.
2608                  */
2609                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2610                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2611                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2612                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2613                         /*
2614                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2615                          * already allocated at the new raid level to carry on
2616                          */
2617                         if (ret == -ENOSPC)
2618                                 ret = 0;
2619                         if (ret < 0)
2620                                 goto out;
2621                 }
2622         }
2623
2624         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2625         if (!do_chunk_alloc || ret == -ETXTBSY)
2626                 goto unlock_out;
2627         if (!ret)
2628                 goto out;
2629         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2630         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2631         if (ret < 0)
2632                 goto out;
2633         /*
2634          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2635          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2636          */
2637         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2638         if (ret < 0)
2639                 goto out;
2640
2641         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2642         if (ret == -ETXTBSY)
2643                 goto unlock_out;
2644 out:
2645         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2646                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2647                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2648                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2649                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2650         }
2651 unlock_out:
2652         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2653
2654         btrfs_end_transaction(trans);
2655         return ret;
2656 }
2657
2658 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2659 {
2660         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2661         u64 num_bytes;
2662
2663         BUG_ON(!cache->ro);
2664
2665         spin_lock(&sinfo->lock);
2666         spin_lock(&cache->lock);
2667         if (!--cache->ro) {
2668                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2669                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2670                         cache->zone_unusable =
2671                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2672                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2673                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2674                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2675                 }
2676                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2677                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2678                             cache->zone_unusable - cache->used;
2679                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2680                 list_del_init(&cache->ro_list);
2681         }
2682         spin_unlock(&cache->lock);
2683         spin_unlock(&sinfo->lock);
2684 }
2685
2686 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2687                                    struct btrfs_path *path,
2688                                    struct btrfs_block_group *cache)
2689 {
2690         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2691         int ret;
2692         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2693         unsigned long bi;
2694         struct extent_buffer *leaf;
2695         struct btrfs_block_group_item bgi;
2696         struct btrfs_key key;
2697
2698         key.objectid = cache->start;
2699         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2700         key.offset = cache->length;
2701
2702         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2703         if (ret) {
2704                 if (ret > 0)
2705                         ret = -ENOENT;
2706                 goto fail;
2707         }
2708
2709         leaf = path->nodes[0];
2710         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2711         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, cache->used);
2712         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2713                                                    cache->global_root_id);
2714         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
2715         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
2716         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2717 fail:
2718         btrfs_release_path(path);
2719         return ret;
2720
2721 }
2722
2723 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
2724                             struct btrfs_trans_handle *trans,
2725                             struct btrfs_path *path)
2726 {
2727         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
2728         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
2729         struct inode *inode = NULL;
2730         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2731         u64 alloc_hint = 0;
2732         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
2733         u64 cache_size = 0;
2734         int retries = 0;
2735         int ret = 0;
2736
2737         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2738                 return 0;
2739
2740         /*
2741          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
2742          * block group.
2743          */
2744         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
2745                 spin_lock(&block_group->lock);
2746                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
2747                 spin_unlock(&block_group->lock);
2748                 return 0;
2749         }
2750
2751         if (TRANS_ABORTED(trans))
2752                 return 0;
2753 again:
2754         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
2755         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
2756                 ret = PTR_ERR(inode);
2757                 btrfs_release_path(path);
2758                 goto out;
2759         }
2760
2761         if (IS_ERR(inode)) {
2762                 BUG_ON(retries);
2763                 retries++;
2764
2765                 if (block_group->ro)
2766                         goto out_free;
2767
2768                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
2769                 if (ret)
2770                         goto out_free;
2771                 goto again;
2772         }
2773
2774         /*
2775          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
2776          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
2777          * time.
2778          */
2779         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
2780         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
2781         if (ret) {
2782                 /*
2783                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
2784                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
2785                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
2786                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
2787                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
2788                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
2789                  * transaction, this only happens in really bad situations
2790                  * anyway.
2791                  */
2792                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2793                 goto out_put;
2794         }
2795         WARN_ON(ret);
2796
2797         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
2798         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
2799             i_size_read(inode)) {
2800                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2801                 goto out_put;
2802         }
2803
2804         if (i_size_read(inode) > 0) {
2805                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
2806                                         &fs_info->global_block_rsv);
2807                 if (ret)
2808                         goto out_put;
2809
2810                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
2811                 if (ret)
2812                         goto out_put;
2813         }
2814
2815         spin_lock(&block_group->lock);
2816         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
2817             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
2818                 /*
2819                  * don't bother trying to write stuff out _if_
2820                  * a) we're not cached,
2821                  * b) we're with nospace_cache mount option,
2822                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
2823                  */
2824                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
2825                 spin_unlock(&block_group->lock);
2826                 goto out_put;
2827         }
2828         spin_unlock(&block_group->lock);
2829
2830         /*
2831          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
2832          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
2833          */
2834         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
2835                 ret = -ENOSPC;
2836                 goto out_put;
2837         }
2838
2839         /*
2840          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
2841          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
2842          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
2843          * cache.
2844          */
2845         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
2846         if (!cache_size)
2847                 cache_size = 1;
2848
2849         cache_size *= 16;
2850         cache_size *= fs_info->sectorsize;
2851
2852         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
2853                                           cache_size, false);
2854         if (ret)
2855                 goto out_put;
2856
2857         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
2858                                               cache_size, cache_size,
2859                                               &alloc_hint);
2860         /*
2861          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
2862          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
2863          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
2864          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
2865          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
2866          * space the next time around.
2867          */
2868         if (!ret)
2869                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2870         else if (ret == -ENOSPC)
2871                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
2872
2873 out_put:
2874         iput(inode);
2875 out_free:
2876         btrfs_release_path(path);
2877 out:
2878         spin_lock(&block_group->lock);
2879         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
2880                 block_group->cache_generation = trans->transid;
2881         block_group->disk_cache_state = dcs;
2882         spin_unlock(&block_group->lock);
2883
2884         extent_changeset_free(data_reserved);
2885         return ret;
2886 }
2887
2888 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
2889 {
2890         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2891         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
2892         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2893         struct btrfs_path *path;
2894
2895         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
2896             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2897                 return 0;
2898
2899         path = btrfs_alloc_path();
2900         if (!path)
2901                 return -ENOMEM;
2902
2903         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
2904         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
2905                                  dirty_list) {
2906                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
2907                         cache_save_setup(cache, trans, path);
2908         }
2909
2910         btrfs_free_path(path);
2911         return 0;
2912 }
2913
2914 /*
2915  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
2916  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
2917  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
2918  * lot of latency into the commit.
2919  *
2920  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
2921  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
2922  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
2923  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
2924  * join the commit.
2925  */
2926 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2927 {
2928         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2929         struct btrfs_block_group *cache;
2930         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2931         int ret = 0;
2932         int should_put;
2933         struct btrfs_path *path = NULL;
2934         LIST_HEAD(dirty);
2935         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
2936         int loops = 0;
2937
2938         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2939         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
2940                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2941                 return 0;
2942         }
2943         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
2944         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2945
2946 again:
2947         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
2948         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
2949
2950         if (!path) {
2951                 path = btrfs_alloc_path();
2952                 if (!path) {
2953                         ret = -ENOMEM;
2954                         goto out;
2955                 }
2956         }
2957
2958         /*
2959          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
2960          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
2961          * writing out the cache
2962          */
2963         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
2964         while (!list_empty(&dirty)) {
2965                 bool drop_reserve = true;
2966
2967                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
2968                                          dirty_list);
2969                 /*
2970                  * This can happen if something re-dirties a block group that
2971                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
2972                  * it all again
2973                  */
2974                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
2975                         list_del_init(&cache->io_list);
2976                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
2977                         btrfs_put_block_group(cache);
2978                 }
2979
2980
2981                 /*
2982                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
2983                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
2984                  * we wait.
2985                  *
2986                  * Since we're not running in the commit critical section
2987                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
2988                  */
2989                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2990                 list_del_init(&cache->dirty_list);
2991                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2992
2993                 should_put = 1;
2994
2995                 cache_save_setup(cache, trans, path);
2996
2997                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
2998                         cache->io_ctl.inode = NULL;
2999                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3000                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3001                                 should_put = 0;
3002
3003                                 /*
3004                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3005                                  * io_list, also refer to the definition of
3006                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3007                                  */
3008                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3009                         } else {
3010                                 /*
3011                                  * If we failed to write the cache, the
3012                                  * generation will be bad and life goes on
3013                                  */
3014                                 ret = 0;
3015                         }
3016                 }
3017                 if (!ret) {
3018                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3019                         /*
3020                          * Our block group might still be attached to the list
3021                          * of new block groups in the transaction handle of some
3022                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3023                          * means its block group item isn't yet in the extent
3024                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3025                          * try again later in the critical section of the
3026                          * transaction commit.
3027                          */
3028                         if (ret == -ENOENT) {
3029                                 ret = 0;
3030                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3031                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3032                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3033                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3034                                         btrfs_get_block_group(cache);
3035                                         drop_reserve = false;
3036                                 }
3037                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3038                         } else if (ret) {
3039                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3040                         }
3041                 }
3042
3043                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3044                 if (should_put)
3045                         btrfs_put_block_group(cache);
3046                 if (drop_reserve)
3047                         btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3048                 /*
3049                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3050                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3051                  * removed.
3052                  */
3053                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3054                 if (ret)
3055                         goto out;
3056                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3057         }
3058         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3059
3060         /*
3061          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3062          * and then loop back (just once)
3063          */
3064         if (!ret)
3065                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3066         if (!ret && loops == 0) {
3067                 loops++;
3068                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3069                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3070                 /*
3071                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3072                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3073                  */
3074                 if (!list_empty(&dirty)) {
3075                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3076                         goto again;
3077                 }
3078                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3079         }
3080 out:
3081         if (ret < 0) {
3082                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3083                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3084                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3085                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3086         }
3087
3088         btrfs_free_path(path);
3089         return ret;
3090 }
3091
3092 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3093 {
3094         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3095         struct btrfs_block_group *cache;
3096         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3097         int ret = 0;
3098         int should_put;
3099         struct btrfs_path *path;
3100         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3101
3102         path = btrfs_alloc_path();
3103         if (!path)
3104                 return -ENOMEM;
3105
3106         /*
3107          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3108          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3109          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3110          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3111          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3112          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3113          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3114          * caches is triggered by an earlier call to
3115          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3116          * loop.
3117          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3118          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3119          * in one shot.
3120          */
3121         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3122         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3123                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3124                                          struct btrfs_block_group,
3125                                          dirty_list);
3126
3127                 /*
3128                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3129                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3130                  * then do it all again
3131                  */
3132                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3133                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3134                         list_del_init(&cache->io_list);
3135                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3136                         btrfs_put_block_group(cache);
3137                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3138                 }
3139
3140                 /*
3141                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3142                  * any pending IO
3143                  */
3144                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3145                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3146                 should_put = 1;
3147
3148                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3149
3150                 if (!ret)
3151                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans,
3152                                                      (unsigned long) -1);
3153
3154                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3155                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3156                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3157                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3158                                 should_put = 0;
3159                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3160                         } else {
3161                                 /*
3162                                  * If we failed to write the cache, the
3163                                  * generation will be bad and life goes on
3164                                  */
3165                                 ret = 0;
3166                         }
3167                 }
3168                 if (!ret) {
3169                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3170                         /*
3171                          * One of the free space endio workers might have
3172                          * created a new block group while updating a free space
3173                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3174                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3175                          * which case the new block group is still attached to
3176                          * its transaction handle and its creation has not
3177                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3178                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3179                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3180                          * very rare case so no need for a more efficient and
3181                          * complex approach.
3182                          */
3183                         if (ret == -ENOENT) {
3184                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3185                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3186                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3187                         }
3188                         if (ret)
3189                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3190                 }
3191
3192                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3193                 if (should_put)
3194                         btrfs_put_block_group(cache);
3195                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3196                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3197         }
3198         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3199
3200         /*
3201          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3202          * to use it without any locking
3203          */
3204         while (!list_empty(io)) {
3205                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3206                                          io_list);
3207                 list_del_init(&cache->io_list);
3208                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3209                 btrfs_put_block_group(cache);
3210         }
3211
3212         btrfs_free_path(path);
3213         return ret;
3214 }
3215
3216 static inline bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg,
3217                                               u64 bytes_freed)
3218 {
3219         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
3220         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
3221         const u64 new_val = bg->used;
3222         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
3223         u64 thresh;
3224
3225         if (reclaim_thresh == 0)
3226                 return false;
3227
3228         thresh = div_factor_fine(bg->length, reclaim_thresh);
3229
3230         /*
3231          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
3232          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
3233          */
3234         if (old_val < thresh)
3235                 return false;
3236         if (new_val >= thresh)
3237                 return false;
3238         return true;
3239 }
3240
3241 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3242                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3243 {
3244         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3245         struct btrfs_block_group *cache = NULL;
3246         u64 total = num_bytes;
3247         u64 old_val;
3248         u64 byte_in_group;
3249         int factor;
3250         int ret = 0;
3251
3252         /* Block accounting for super block */
3253         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3254         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3255         if (alloc)
3256                 old_val += num_bytes;
3257         else
3258                 old_val -= num_bytes;
3259         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3260         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3261
3262         while (total) {
3263                 bool reclaim;
3264
3265                 cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3266                 if (!cache) {
3267                         ret = -ENOENT;
3268                         break;
3269                 }
3270                 factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3271
3272                 /*
3273                  * If this block group has free space cache written out, we
3274                  * need to make sure to load it if we are removing space.  This
3275                  * is because we need the unpinning stage to actually add the
3276                  * space back to the block group, otherwise we will leak space.
3277                  */
3278                 if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3279                         btrfs_cache_block_group(cache, true);
3280
3281                 byte_in_group = bytenr - cache->start;
3282                 WARN_ON(byte_in_group > cache->length);
3283
3284                 spin_lock(&cache->space_info->lock);
3285                 spin_lock(&cache->lock);
3286
3287                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3288                     cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3289                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3290
3291                 old_val = cache->used;
3292                 num_bytes = min(total, cache->length - byte_in_group);
3293                 if (alloc) {
3294                         old_val += num_bytes;
3295                         cache->used = old_val;
3296                         cache->reserved -= num_bytes;
3297                         cache->space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3298                         cache->space_info->bytes_used += num_bytes;
3299                         cache->space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3300                         spin_unlock(&cache->lock);
3301                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3302                 } else {
3303                         old_val -= num_bytes;
3304                         cache->used = old_val;
3305                         cache->pinned += num_bytes;
3306                         btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info,
3307                                         cache->space_info, num_bytes);
3308                         cache->space_info->bytes_used -= num_bytes;
3309                         cache->space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3310
3311                         reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3312                         spin_unlock(&cache->lock);
3313                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3314
3315                         set_extent_dirty(&trans->transaction->pinned_extents,
3316                                          bytenr, bytenr + num_bytes - 1,
3317                                          GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL);
3318                 }
3319
3320                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3321                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3322                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3323                                       &trans->transaction->dirty_bgs);
3324                         trans->delayed_ref_updates++;
3325                         btrfs_get_block_group(cache);
3326                 }
3327                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3328
3329                 /*
3330                  * No longer have used bytes in this block group, queue it for
3331                  * deletion. We do this after adding the block group to the
3332                  * dirty list to avoid races between cleaner kthread and space
3333                  * cache writeout.
3334                  */
3335                 if (!alloc && old_val == 0) {
3336                         if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3337                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
3338                 } else if (!alloc && reclaim) {
3339                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3340                 }
3341
3342                 btrfs_put_block_group(cache);
3343                 total -= num_bytes;
3344                 bytenr += num_bytes;
3345         }
3346
3347         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3348         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
3349         return ret;
3350 }
3351
3352 /**
3353  * btrfs_add_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3354  * @cache:      The cache we are manipulating
3355  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3356  *              @num_bytes except for the compress path.
3357  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3358  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3359  *
3360  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3361  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3362  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3363  */
3364 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3365                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc)
3366 {
3367         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3368         int ret = 0;
3369
3370         spin_lock(&space_info->lock);
3371         spin_lock(&cache->lock);
3372         if (cache->ro) {
3373                 ret = -EAGAIN;
3374         } else {
3375                 cache->reserved += num_bytes;
3376                 space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3377                 trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3378                                               space_info->flags, num_bytes, 1);
3379                 btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3380                                                       space_info, -ram_bytes);
3381                 if (delalloc)
3382                         cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3383
3384                 /*
3385                  * Compression can use less space than we reserved, so wake
3386                  * tickets if that happens
3387                  */
3388                 if (num_bytes < ram_bytes)
3389                         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3390         }
3391         spin_unlock(&cache->lock);
3392         spin_unlock(&space_info->lock);
3393         return ret;
3394 }
3395
3396 /**
3397  * btrfs_free_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3398  * @cache:      The cache we are manipulating
3399  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3400  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3401  *
3402  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3403  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3404  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3405  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3406  */
3407 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3408                                u64 num_bytes, int delalloc)
3409 {
3410         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3411
3412         spin_lock(&space_info->lock);
3413         spin_lock(&cache->lock);
3414         if (cache->ro)
3415                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3416         cache->reserved -= num_bytes;
3417         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3418         space_info->max_extent_size = 0;
3419
3420         if (delalloc)
3421                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3422         spin_unlock(&cache->lock);
3423
3424         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3425         spin_unlock(&space_info->lock);
3426 }
3427
3428 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3429 {
3430         struct list_head *head = &info->space_info;
3431         struct btrfs_space_info *found;
3432
3433         list_for_each_entry(found, head, list) {
3434                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3435                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3436         }
3437 }
3438
3439 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3440                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3441 {
3442         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3443         u64 thresh;
3444
3445         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3446                 return 1;
3447
3448         /*
3449          * in limited mode, we want to have some free space up to
3450          * about 1% of the FS size.
3451          */
3452         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3453                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3454                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, div_factor_fine(thresh, 1));
3455
3456                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3457                         return 1;
3458         }
3459
3460         if (bytes_used + SZ_2M < div_factor(sinfo->total_bytes, 8))
3461                 return 0;
3462         return 1;
3463 }
3464
3465 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3466 {
3467         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3468
3469         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3470 }
3471
3472 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3473 {
3474         struct btrfs_block_group *bg;
3475         int ret;
3476
3477         /*
3478          * Check if we have enough space in the system space info because we
3479          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3480          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3481          * system block group if needed.
3482          */
3483         check_system_chunk(trans, flags);
3484
3485         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3486         if (IS_ERR(bg)) {
3487                 ret = PTR_ERR(bg);
3488                 goto out;
3489         }
3490
3491         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3492         /*
3493          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3494          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3495          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3496          *
3497          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3498          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3499          *    for extent allocation.
3500          *
3501          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3502          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3503          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3504          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3505          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3506          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3507          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3508          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3509          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3510          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3511          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3512          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3513          *    we were not mounted in degraded mode;
3514          *
3515          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3516          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3517          *    above. However right after we called it, the only system block group
3518          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3519          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3520          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3521          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3522          *
3523          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3524          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3525          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3526          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3527          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3528          *    then adds back the entry to the block group cache).
3529          */
3530         if (ret == -ENOSPC) {
3531                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3532                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3533
3534                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3535                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3536                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3537                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3538                         goto out;
3539                 }
3540
3541                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3542                 if (ret) {
3543                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3544                         goto out;
3545                 }
3546
3547                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3548                 if (ret) {
3549                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3550                         goto out;
3551                 }
3552         } else if (ret) {
3553                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3554                 goto out;
3555         }
3556 out:
3557         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3558
3559         if (ret)
3560                 return ERR_PTR(ret);
3561
3562         btrfs_get_block_group(bg);
3563         return bg;
3564 }
3565
3566 /*
3567  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3568  *
3569  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3570  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3571  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3572  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3573  *
3574  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3575  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3576  *    btree.
3577  *
3578  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3579  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3580  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3581  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3582  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3583  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3584  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3585  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3586  *
3587  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3588  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3589  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3590  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3591  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3592  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3593  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3594  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3595  *
3596  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3597  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3598  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3599  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3600  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3601  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3602  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3603  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3604  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3605  *    the RAID1 filesystem);
3606  *
3607  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3608  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3609  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3610  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3611  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3612  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3613  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3614  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3615  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3616  *    tree extent buffers;
3617  *
3618  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3619  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3620  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3621  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3622  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3623  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3624  *    block group).
3625  *
3626  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3627  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3628  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3629  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3630  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3631  *
3632  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3633  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3634  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3635  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3636  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3637  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3638  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3639  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3640  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3641  *
3642  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3643  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3644  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3645  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3646  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3647  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3648  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3649  * See the comment below for more details.
3650  *
3651  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3652  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3653  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3654  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3655  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3656  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3657  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3658  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3659  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3660  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3661  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3662  *
3663  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3664  *
3665  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3666  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3667  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3668  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3669  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3670  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3671  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3672  */
3673 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3674                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3675 {
3676         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3677         struct btrfs_space_info *space_info;
3678         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3679         bool wait_for_alloc = false;
3680         bool should_alloc = false;
3681         bool from_extent_allocation = false;
3682         int ret = 0;
3683
3684         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
3685                 from_extent_allocation = true;
3686                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3687         }
3688
3689         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
3690         if (trans->allocating_chunk)
3691                 return -ENOSPC;
3692         /*
3693          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
3694          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
3695          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
3696          *
3697          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
3698          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
3699          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
3700          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
3701          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
3702          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
3703          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
3704          * in order to add the chunk item or update a device item.
3705          *
3706          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
3707          * before updating the chunk btree, by calling either
3708          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
3709          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
3710          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
3711          * The task will have to either retry or fail.
3712          */
3713         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3714                 return -ENOSPC;
3715
3716         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
3717         ASSERT(space_info);
3718
3719         do {
3720                 spin_lock(&space_info->lock);
3721                 if (force < space_info->force_alloc)
3722                         force = space_info->force_alloc;
3723                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
3724                 if (space_info->full) {
3725                         /* No more free physical space */
3726                         if (should_alloc)
3727                                 ret = -ENOSPC;
3728                         else
3729                                 ret = 0;
3730                         spin_unlock(&space_info->lock);
3731                         return ret;
3732                 } else if (!should_alloc) {
3733                         spin_unlock(&space_info->lock);
3734                         return 0;
3735                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
3736                         /*
3737                          * Someone is already allocating, so we need to block
3738                          * until this someone is finished and then loop to
3739                          * recheck if we should continue with our allocation
3740                          * attempt.
3741                          */
3742                         wait_for_alloc = true;
3743                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3744                         spin_unlock(&space_info->lock);
3745                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3746                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3747                 } else {
3748                         /* Proceed with allocation */
3749                         space_info->chunk_alloc = 1;
3750                         wait_for_alloc = false;
3751                         spin_unlock(&space_info->lock);
3752                 }
3753
3754                 cond_resched();
3755         } while (wait_for_alloc);
3756
3757         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3758         trans->allocating_chunk = true;
3759
3760         /*
3761          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
3762          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
3763          */
3764         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
3765                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
3766
3767         /*
3768          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
3769          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
3770          * FS as well.
3771          */
3772         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
3773                 fs_info->data_chunk_allocations++;
3774                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
3775                       fs_info->metadata_ratio))
3776                         force_metadata_allocation(fs_info);
3777         }
3778
3779         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
3780         trans->allocating_chunk = false;
3781
3782         if (IS_ERR(ret_bg)) {
3783                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
3784         } else if (from_extent_allocation) {
3785                 /*
3786                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
3787                  * it now. Failure is OK for now.
3788                  */
3789                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
3790         }
3791
3792         if (!ret)
3793                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
3794
3795         spin_lock(&space_info->lock);
3796         if (ret < 0) {
3797                 if (ret == -ENOSPC)
3798                         space_info->full = 1;
3799                 else
3800                         goto out;
3801         } else {
3802                 ret = 1;
3803                 space_info->max_extent_size = 0;
3804         }
3805
3806         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3807 out:
3808         space_info->chunk_alloc = 0;
3809         spin_unlock(&space_info->lock);
3810         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3811
3812         return ret;
3813 }
3814
3815 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
3816 {
3817         u64 num_dev;
3818
3819         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
3820         if (!num_dev)
3821                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
3822
3823         return num_dev;
3824 }
3825
3826 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
3827                                 u64 bytes,
3828                                 u64 type)
3829 {
3830         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3831         struct btrfs_space_info *info;
3832         u64 left;
3833         int ret = 0;
3834
3835         /*
3836          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
3837          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
3838          */
3839         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3840
3841         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3842         spin_lock(&info->lock);
3843         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
3844         spin_unlock(&info->lock);
3845
3846         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
3847                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
3848                            left, bytes, type);
3849                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
3850         }
3851
3852         if (left < bytes) {
3853                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3854                 struct btrfs_block_group *bg;
3855
3856                 /*
3857                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
3858                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
3859                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
3860                  * or created in the current transaction for example).
3861                  */
3862                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3863                 if (IS_ERR(bg)) {
3864                         ret = PTR_ERR(bg);
3865                 } else {
3866                         /*
3867                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
3868                          * zoned filesystem.
3869                          */
3870                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
3871                         if (ret < 0)
3872                                 return;
3873
3874                         /*
3875                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
3876                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
3877                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
3878                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
3879                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
3880                          * block group we just created was just turned into RO
3881                          * mode by a scrub for example, or a running discard
3882                          * temporarily removed its free space entries, etc.
3883                          */
3884                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3885                 }
3886         }
3887
3888         if (!ret) {
3889                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
3890                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
3891                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
3892                 if (!ret)
3893                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
3894         }
3895 }
3896
3897 /*
3898  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
3899  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
3900  */
3901 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3902 {
3903         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3904         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
3905         u64 bytes;
3906
3907         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
3908         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
3909                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3910
3911         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
3916  * chunk btree.
3917  *
3918  * @trans:              A transaction handle.
3919  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
3920  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
3921  *                      of an existing item.
3922  *
3923  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
3924  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
3925  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
3926  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
3927  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
3928  *
3929  */
3930 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
3931                                   bool is_item_insertion)
3932 {
3933         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3934         u64 bytes;
3935
3936         if (is_item_insertion)
3937                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3938         else
3939                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
3940
3941         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3942         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3943         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3944 }
3945
3946 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
3947 {
3948         struct btrfs_block_group *block_group;
3949
3950         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
3951         while (block_group) {
3952                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
3953                 spin_lock(&block_group->lock);
3954                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
3955                                        &block_group->runtime_flags)) {
3956                         struct inode *inode = block_group->inode;
3957
3958                         block_group->inode = NULL;
3959                         spin_unlock(&block_group->lock);
3960
3961                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
3962                         iput(inode);
3963                 } else {
3964                         spin_unlock(&block_group->lock);
3965                 }
3966                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
3967         }
3968 }
3969
3970 /*
3971  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
3972  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
3973  * freed the block groups before stopping them.
3974  */
3975 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
3976 {
3977         struct btrfs_block_group *block_group;
3978         struct btrfs_space_info *space_info;
3979         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
3980         struct rb_node *n;
3981
3982         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
3983         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
3984                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
3985                                          struct btrfs_caching_control, list);
3986                 list_del(&caching_ctl->list);
3987                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
3988         }
3989         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
3990
3991         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
3992         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
3993                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
3994                                                struct btrfs_block_group,
3995                                                bg_list);
3996                 list_del_init(&block_group->bg_list);
3997                 btrfs_put_block_group(block_group);
3998         }
3999
4000         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4001                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4002                                                struct btrfs_block_group,
4003                                                bg_list);
4004                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4005                 btrfs_put_block_group(block_group);
4006         }
4007         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4008
4009         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4010         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4011                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4012                                                struct btrfs_block_group,
4013                                                active_bg_list);
4014                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4015                 btrfs_put_block_group(block_group);
4016         }
4017         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4018
4019         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4020         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4021                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4022                                        cache_node);
4023                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4024                                 &info->block_group_cache_tree);
4025                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4026                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4027
4028                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4029                 list_del(&block_group->list);
4030                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4031
4032                 /*
4033                  * We haven't cached this block group, which means we could
4034                  * possibly have excluded extents on this block group.
4035                  */
4036                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4037                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4038                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4039
4040                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4041                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4042                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4043                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4044                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4045                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4046                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4047                 btrfs_put_block_group(block_group);
4048
4049                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4050         }
4051         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4052
4053         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4054
4055         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4056                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4057                                         struct btrfs_space_info,
4058                                         list);
4059
4060                 /*
4061                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4062                  * important and indicates a real bug if this happens.
4063                  */
4064                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4065                             space_info->bytes_may_use > 0))
4066                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4067
4068                 /*
4069                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4070                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4071                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4072                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4073                  * that case.
4074                  */
4075                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4076                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4077                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4078                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4079                 }
4080
4081                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4082                 list_del(&space_info->list);
4083                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4084         }
4085         return 0;
4086 }
4087
4088 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4089 {
4090         atomic_inc(&cache->frozen);
4091 }
4092
4093 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4094 {
4095         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4096         struct extent_map_tree *em_tree;
4097         struct extent_map *em;
4098         bool cleanup;
4099
4100         spin_lock(&block_group->lock);
4101         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4102                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4103         spin_unlock(&block_group->lock);
4104
4105         if (cleanup) {
4106                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
4107                 write_lock(&em_tree->lock);
4108                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, block_group->start,
4109                                            1);
4110                 BUG_ON(!em); /* logic error, can't happen */
4111                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
4112                 write_unlock(&em_tree->lock);
4113
4114                 /* once for us and once for the tree */
4115                 free_extent_map(em);
4116                 free_extent_map(em);
4117
4118                 /*
4119                  * We may have left one free space entry and other possible
4120                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4121                  * Free them if any.
4122                  */
4123                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4124         }
4125 }
4126
4127 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4128 {
4129         bool ret = true;
4130
4131         spin_lock(&bg->lock);
4132         if (bg->ro)
4133                 ret = false;
4134         else
4135                 bg->swap_extents++;
4136         spin_unlock(&bg->lock);
4137
4138         return ret;
4139 }
4140
4141 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4142 {
4143         spin_lock(&bg->lock);
4144         ASSERT(!bg->ro);
4145         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4146         bg->swap_extents -= amount;
4147         spin_unlock(&bg->lock);
4148 }