btrfs: fix space cache corruption and potential double allocations
[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                                 if (wakeup)
597                                         caching_ctl->progress = last;
598                                 btrfs_release_path(path);
599                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
600                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
601                                 cond_resched();
602                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
603                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
604                                 goto next;
605                         }
606
607                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
608                         if (ret < 0)
609                                 goto out;
610                         if (ret)
611                                 break;
612                         leaf = path->nodes[0];
613                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
614                         continue;
615                 }
616
617                 if (key.objectid < last) {
618                         key.objectid = last;
619                         key.offset = 0;
620                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
621
622                         if (wakeup)
623                                 caching_ctl->progress = last;
624                         btrfs_release_path(path);
625                         goto next;
626                 }
627
628                 if (key.objectid < block_group->start) {
629                         path->slots[0]++;
630                         continue;
631                 }
632
633                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
634                         break;
635
636                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
637                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
638                         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
639                                                           key.objectid);
640                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
641                                 last = key.objectid +
642                                         fs_info->nodesize;
643                         else
644                                 last = key.objectid + key.offset;
645
646                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
647                                 total_found = 0;
648                                 if (wakeup)
649                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
650                         }
651                 }
652                 path->slots[0]++;
653         }
654         ret = 0;
655
656         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
657                                 block_group->start + block_group->length);
658         caching_ctl->progress = (u64)-1;
659
660 out:
661         btrfs_free_path(path);
662         return ret;
663 }
664
665 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
666 {
667         struct btrfs_block_group *block_group;
668         struct btrfs_fs_info *fs_info;
669         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
670         int ret;
671
672         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
673         block_group = caching_ctl->block_group;
674         fs_info = block_group->fs_info;
675
676         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
677         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
678
679         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
680                 ret = load_free_space_cache(block_group);
681                 if (ret == 1) {
682                         ret = 0;
683                         goto done;
684                 }
685
686                 /*
687                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
688                  * CACHE_STARTED and carry on.
689                  */
690                 spin_lock(&block_group->lock);
691                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
692                 spin_unlock(&block_group->lock);
693                 wake_up(&caching_ctl->wait);
694         }
695
696         /*
697          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
698          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
699          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
700          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
701          * the transaction has committed we will be safe.
702          */
703         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
704             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
705                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
706         else
707                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
708 done:
709         spin_lock(&block_group->lock);
710         block_group->caching_ctl = NULL;
711         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
712         spin_unlock(&block_group->lock);
713
714 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
715         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
716                 u64 bytes_used;
717
718                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
719                 spin_lock(&block_group->lock);
720                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
721                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
722                 spin_unlock(&block_group->lock);
723                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
724                 fragment_free_space(block_group);
725         }
726 #endif
727
728         caching_ctl->progress = (u64)-1;
729
730         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
731         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
732         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
733
734         wake_up(&caching_ctl->wait);
735
736         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
737         btrfs_put_block_group(block_group);
738 }
739
740 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
741 {
742         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
743         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
744         int ret = 0;
745
746         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
747         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
748                 return 0;
749
750         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
751         if (!caching_ctl)
752                 return -ENOMEM;
753
754         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
755         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
756         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
757         caching_ctl->block_group = cache;
758         caching_ctl->progress = cache->start;
759         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
760         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL, NULL);
761
762         spin_lock(&cache->lock);
763         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
764                 kfree(caching_ctl);
765
766                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
767                 if (caching_ctl)
768                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
769                 spin_unlock(&cache->lock);
770                 goto out;
771         }
772         WARN_ON(cache->caching_ctl);
773         cache->caching_ctl = caching_ctl;
774         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
775         cache->has_caching_ctl = 1;
776         spin_unlock(&cache->lock);
777
778         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
779         refcount_inc(&caching_ctl->count);
780         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
781         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
782
783         btrfs_get_block_group(cache);
784
785         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
786 out:
787         if (wait && caching_ctl)
788                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
789         if (caching_ctl)
790                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
791
792         return ret;
793 }
794
795 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
796 {
797         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
798                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
799
800         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
801         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
802                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
803         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
804                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
805         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
806                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
807         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
808 }
809
810 /*
811  * Clear incompat bits for the following feature(s):
812  *
813  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
814  *            in the whole filesystem
815  *
816  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
817  */
818 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
819 {
820         bool found_raid56 = false;
821         bool found_raid1c34 = false;
822
823         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
824             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
825             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
826                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
827                 struct btrfs_space_info *sinfo;
828
829                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
830                         down_read(&sinfo->groups_sem);
831                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
832                                 found_raid56 = true;
833                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
834                                 found_raid56 = true;
835                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
836                                 found_raid1c34 = true;
837                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
838                                 found_raid1c34 = true;
839                         up_read(&sinfo->groups_sem);
840                 }
841                 if (!found_raid56)
842                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
843                 if (!found_raid1c34)
844                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
845         }
846 }
847
848 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
849                                    struct btrfs_path *path,
850                                    struct btrfs_block_group *block_group)
851 {
852         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
853         struct btrfs_root *root;
854         struct btrfs_key key;
855         int ret;
856
857         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
858         key.objectid = block_group->start;
859         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
860         key.offset = block_group->length;
861
862         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
863         if (ret > 0)
864                 ret = -ENOENT;
865         if (ret < 0)
866                 return ret;
867
868         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
869         return ret;
870 }
871
872 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
873                              u64 group_start, struct extent_map *em)
874 {
875         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
876         struct btrfs_path *path;
877         struct btrfs_block_group *block_group;
878         struct btrfs_free_cluster *cluster;
879         struct inode *inode;
880         struct kobject *kobj = NULL;
881         int ret;
882         int index;
883         int factor;
884         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
885         bool remove_em;
886         bool remove_rsv = false;
887
888         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
889         BUG_ON(!block_group);
890         BUG_ON(!block_group->ro);
891
892         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
893         /*
894          * Free the reserved super bytes from this block group before
895          * remove it.
896          */
897         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
898         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
899                                   block_group->length);
900
901         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
902         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
903
904         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
905         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
906         spin_lock(&cluster->refill_lock);
907         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
908         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
909
910         /*
911          * make sure this block group isn't part of a metadata
912          * allocation cluster
913          */
914         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
915         spin_lock(&cluster->refill_lock);
916         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
917         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
918
919         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
920         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
921
922         path = btrfs_alloc_path();
923         if (!path) {
924                 ret = -ENOMEM;
925                 goto out;
926         }
927
928         /*
929          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
930          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
931          */
932         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
933
934         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
935         /*
936          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
937          * free space inode
938          */
939         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
940         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
941                 list_del_init(&block_group->io_list);
942
943                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
944
945                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
946                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
947                 btrfs_put_block_group(block_group);
948                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
949         }
950
951         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
952                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
953                 remove_rsv = true;
954                 btrfs_put_block_group(block_group);
955         }
956         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
957         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
958
959         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
960         if (ret)
961                 goto out;
962
963         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
964         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
965                         &fs_info->block_group_cache_tree);
966         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
967
968         /* Once for the block groups rbtree */
969         btrfs_put_block_group(block_group);
970
971         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
972
973         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
974         /*
975          * we must use list_del_init so people can check to see if they
976          * are still on the list after taking the semaphore
977          */
978         list_del_init(&block_group->list);
979         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
980                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
981                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
982                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
983         }
984         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
985         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
986         if (kobj) {
987                 kobject_del(kobj);
988                 kobject_put(kobj);
989         }
990
991         if (block_group->has_caching_ctl)
992                 caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
993         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
994                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
995         if (block_group->has_caching_ctl) {
996                 write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
997                 if (!caching_ctl) {
998                         struct btrfs_caching_control *ctl;
999
1000                         list_for_each_entry(ctl,
1001                                     &fs_info->caching_block_groups, list)
1002                                 if (ctl->block_group == block_group) {
1003                                         caching_ctl = ctl;
1004                                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
1005                                         break;
1006                                 }
1007                 }
1008                 if (caching_ctl)
1009                         list_del_init(&caching_ctl->list);
1010                 write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1011                 if (caching_ctl) {
1012                         /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1013                         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1014                         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1015                 }
1016         }
1017
1018         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1019         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1020         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1021         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1022
1023         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1024
1025         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1026         list_del_init(&block_group->ro_list);
1027
1028         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1029                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1030                         < block_group->length);
1031                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1032                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1033                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1034                         < block_group->zone_unusable);
1035                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1036                         < block_group->length * factor);
1037                 WARN_ON(block_group->zone_is_active &&
1038                         block_group->space_info->active_total_bytes
1039                         < block_group->length);
1040         }
1041         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1042         if (block_group->zone_is_active)
1043                 block_group->space_info->active_total_bytes -= block_group->length;
1044         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1045                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1046         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1047                 block_group->zone_unusable;
1048         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1049
1050         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1051
1052         /*
1053          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1054          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1055          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1056          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1057          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1058          * the block group's extent map before the task calling this function
1059          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1060          * another task to attempt to create another block group with the same
1061          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1062          */
1063         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1064         if (ret)
1065                 goto out;
1066
1067         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1068         if (ret < 0)
1069                 goto out;
1070
1071         spin_lock(&block_group->lock);
1072         block_group->removed = 1;
1073         /*
1074          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1075          * because we removed the block group from the rbtree
1076          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1077          * even if someone already got this block group before we removed it
1078          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1079          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1080          * entries because we already removed them all when we called
1081          * btrfs_remove_free_space_cache().
1082          *
1083          * And we must not remove the extent map from the fs_info->mapping_tree
1084          * to prevent the same logical address range and physical device space
1085          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1086          * avoid races with trimming and scrub.
1087          *
1088          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1089          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1090          * currently running transaction might finish and a new one start,
1091          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1092          * physical device locations unless we take this special care.
1093          *
1094          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1095          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1096          * in place until the extents have been discarded completely when
1097          * the transaction commit has completed.
1098          */
1099         remove_em = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1100         spin_unlock(&block_group->lock);
1101
1102         if (remove_em) {
1103                 struct extent_map_tree *em_tree;
1104
1105                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1106                 write_lock(&em_tree->lock);
1107                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
1108                 write_unlock(&em_tree->lock);
1109                 /* once for the tree */
1110                 free_extent_map(em);
1111         }
1112
1113 out:
1114         /* Once for the lookup reference */
1115         btrfs_put_block_group(block_group);
1116         if (remove_rsv)
1117                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
1118         btrfs_free_path(path);
1119         return ret;
1120 }
1121
1122 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1123                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1124 {
1125         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1126         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1127         struct extent_map *em;
1128         struct map_lookup *map;
1129         unsigned int num_items;
1130
1131         read_lock(&em_tree->lock);
1132         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
1133         read_unlock(&em_tree->lock);
1134         ASSERT(em && em->start == chunk_offset);
1135
1136         /*
1137          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1138          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1139          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1140          *
1141          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1142          * of tree roots).
1143          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1144          * tree).
1145          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1146          * roots).
1147          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1148          * stripe (located in the device tree).
1149          *
1150          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1151          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1152          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1153          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1154          */
1155         map = em->map_lookup;
1156         num_items = 3 + map->num_stripes;
1157         free_extent_map(em);
1158
1159         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1164  * group @cache.
1165  *
1166  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1167  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1168  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1169  * without checking free space.
1170  *
1171  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1172  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1173  * not this function.
1174  */
1175 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1176 {
1177         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1178         u64 num_bytes;
1179         int ret = -ENOSPC;
1180
1181         spin_lock(&sinfo->lock);
1182         spin_lock(&cache->lock);
1183
1184         if (cache->swap_extents) {
1185                 ret = -ETXTBSY;
1186                 goto out;
1187         }
1188
1189         if (cache->ro) {
1190                 cache->ro++;
1191                 ret = 0;
1192                 goto out;
1193         }
1194
1195         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1196                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1197
1198         /*
1199          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1200          * check of left over space in how much we have allocated.
1201          */
1202         if (force) {
1203                 ret = 0;
1204         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1205                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1206
1207                 /*
1208                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1209                  * free space as buffer.
1210                  */
1211                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1212                         ret = 0;
1213         } else {
1214                 /*
1215                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1216                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1217                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1218                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1219                  */
1220                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1221                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1222                         ret = 0;
1223         }
1224
1225         if (!ret) {
1226                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1227                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1228                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1229                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1230                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1231                         cache->zone_unusable = 0;
1232                 }
1233                 cache->ro++;
1234                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1235         }
1236 out:
1237         spin_unlock(&cache->lock);
1238         spin_unlock(&sinfo->lock);
1239         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1240                 btrfs_info(cache->fs_info,
1241                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1242                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1243         }
1244         return ret;
1245 }
1246
1247 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1248                                  struct btrfs_block_group *bg)
1249 {
1250         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1251         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1252         const u64 start = bg->start;
1253         const u64 end = start + bg->length - 1;
1254         int ret;
1255
1256         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1257         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1258                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1259                                              struct btrfs_transaction, list);
1260                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1261         }
1262         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1263
1264         /*
1265          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1266          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1267          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1268          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1269          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1270          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1271          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1272          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1273          */
1274         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1275         if (prev_trans) {
1276                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1277                                         EXTENT_DIRTY);
1278                 if (ret)
1279                         goto out;
1280         }
1281
1282         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1283                                 EXTENT_DIRTY);
1284 out:
1285         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1286         if (prev_trans)
1287                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1288
1289         return ret == 0;
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1294  * space inside of them.
1295  */
1296 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1297 {
1298         struct btrfs_block_group *block_group;
1299         struct btrfs_space_info *space_info;
1300         struct btrfs_trans_handle *trans;
1301         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1302         int ret = 0;
1303
1304         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1305                 return;
1306
1307         /*
1308          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1309          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1310          */
1311         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1312                 return;
1313
1314         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1315         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1316                 int trimming;
1317
1318                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1319                                                struct btrfs_block_group,
1320                                                bg_list);
1321                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1322
1323                 space_info = block_group->space_info;
1324
1325                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1326                         btrfs_put_block_group(block_group);
1327                         continue;
1328                 }
1329                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1330
1331                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1332
1333                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1334                 down_write(&space_info->groups_sem);
1335
1336                 /*
1337                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1338                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1339                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1340                  */
1341                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1342                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1343                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1344                         up_write(&space_info->groups_sem);
1345                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1346                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1347                                                  block_group);
1348                         goto next;
1349                 }
1350
1351                 spin_lock(&block_group->lock);
1352                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1353                     block_group->used || block_group->ro ||
1354                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1355                         /*
1356                          * We want to bail if we made new allocations or have
1357                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1358                          * the ro check in case balance is currently acting on
1359                          * this block group.
1360                          */
1361                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1362                         spin_unlock(&block_group->lock);
1363                         up_write(&space_info->groups_sem);
1364                         goto next;
1365                 }
1366                 spin_unlock(&block_group->lock);
1367
1368                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1369                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1370                 up_write(&space_info->groups_sem);
1371                 if (ret < 0) {
1372                         ret = 0;
1373                         goto next;
1374                 }
1375
1376                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1377                 if (ret < 0) {
1378                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1379                         if (ret == -EAGAIN)
1380                                 ret = 0;
1381                         goto next;
1382                 }
1383
1384                 /*
1385                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1386                  * properly if we fail to join the transaction.
1387                  */
1388                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1389                                                      block_group->start);
1390                 if (IS_ERR(trans)) {
1391                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1392                         ret = PTR_ERR(trans);
1393                         goto next;
1394                 }
1395
1396                 /*
1397                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1398                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1399                  */
1400                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1401                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1402                         goto end_trans;
1403                 }
1404
1405                 /*
1406                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1407                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1408                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1409                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1410                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1411                  */
1412                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1413                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1414                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1415                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1416                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1417                                                  block_group);
1418                         goto end_trans;
1419                 }
1420                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1421
1422                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1423                 spin_lock(&space_info->lock);
1424                 spin_lock(&block_group->lock);
1425
1426                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1427                                                      -block_group->pinned);
1428                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1429                 block_group->pinned = 0;
1430
1431                 spin_unlock(&block_group->lock);
1432                 spin_unlock(&space_info->lock);
1433
1434                 /*
1435                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1436                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1437                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1438                  * before coming down the unused block group path as trimming
1439                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1440                  */
1441                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1442                         goto flip_async;
1443
1444                 /*
1445                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1446                  * need to reset sequential-required zones.
1447                  */
1448                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1449                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1450
1451                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1452                 if (trimming)
1453                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1454
1455                 /*
1456                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1457                  * horribly wrong.
1458                  */
1459                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1460
1461                 if (ret) {
1462                         if (trimming)
1463                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1464                         goto end_trans;
1465                 }
1466
1467                 /*
1468                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1469                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1470                  * until transaction commit to do the actual discard.
1471                  */
1472                 if (trimming) {
1473                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1474                         /*
1475                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1476                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1477                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1478                          */
1479                         list_move(&block_group->bg_list,
1480                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1481                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1482                         btrfs_get_block_group(block_group);
1483                 }
1484 end_trans:
1485                 btrfs_end_transaction(trans);
1486 next:
1487                 btrfs_put_block_group(block_group);
1488                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1489         }
1490         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1491         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1492         return;
1493
1494 flip_async:
1495         btrfs_end_transaction(trans);
1496         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1497         btrfs_put_block_group(block_group);
1498         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1499 }
1500
1501 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1502 {
1503         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1504
1505         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1506         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1507                 btrfs_get_block_group(bg);
1508                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1509                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1510         }
1511         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1512 }
1513
1514 /*
1515  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1516  * of the list, so they will get reclaimed first.
1517  */
1518 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1519                            const struct list_head *b)
1520 {
1521         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1522
1523         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1524         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1525
1526         return bg1->used > bg2->used;
1527 }
1528
1529 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1530 {
1531         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1532                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1533         return true;
1534 }
1535
1536 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1537 {
1538         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1539                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1540         struct btrfs_block_group *bg;
1541         struct btrfs_space_info *space_info;
1542
1543         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1544                 return;
1545
1546         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1547                 return;
1548
1549         sb_start_write(fs_info->sb);
1550
1551         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1552                 sb_end_write(fs_info->sb);
1553                 return;
1554         }
1555
1556         /*
1557          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1558          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1559          */
1560         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1561                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1562                 sb_end_write(fs_info->sb);
1563                 return;
1564         }
1565
1566         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1567         /*
1568          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1569          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1570          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1571          */
1572         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1573         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1574                 u64 zone_unusable;
1575                 int ret = 0;
1576
1577                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1578                                       struct btrfs_block_group,
1579                                       bg_list);
1580                 list_del_init(&bg->bg_list);
1581
1582                 space_info = bg->space_info;
1583                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1584
1585                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1586                 down_write(&space_info->groups_sem);
1587
1588                 spin_lock(&bg->lock);
1589                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1590                         /*
1591                          * We want to bail if we made new allocations or have
1592                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1593                          * the ro check in case balance is currently acting on
1594                          * this block group.
1595                          */
1596                         spin_unlock(&bg->lock);
1597                         up_write(&space_info->groups_sem);
1598                         goto next;
1599                 }
1600                 spin_unlock(&bg->lock);
1601
1602                 /* Get out fast, in case we're unmounting the filesystem */
1603                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
1604                         up_write(&space_info->groups_sem);
1605                         goto next;
1606                 }
1607
1608                 /*
1609                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1610                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1611                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1612                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1613                  */
1614                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1615                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1616                 up_write(&space_info->groups_sem);
1617                 if (ret < 0)
1618                         goto next;
1619
1620                 btrfs_info(fs_info,
1621                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1622                                 bg->start, div_u64(bg->used * 100, bg->length),
1623                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1624                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1625                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1626                 if (ret) {
1627                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1628                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1629                                   bg->start);
1630                 }
1631
1632 next:
1633                 btrfs_put_block_group(bg);
1634                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1635         }
1636         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1637         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1638         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1639         sb_end_write(fs_info->sb);
1640 }
1641
1642 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1643 {
1644         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1645         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1646                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1647         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1648 }
1649
1650 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1651 {
1652         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1653
1654         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1655         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1656                 btrfs_get_block_group(bg);
1657                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1658                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1659         }
1660         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1661 }
1662
1663 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1664                            struct btrfs_path *path)
1665 {
1666         struct extent_map_tree *em_tree;
1667         struct extent_map *em;
1668         struct btrfs_block_group_item bg;
1669         struct extent_buffer *leaf;
1670         int slot;
1671         u64 flags;
1672         int ret = 0;
1673
1674         slot = path->slots[0];
1675         leaf = path->nodes[0];
1676
1677         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1678         read_lock(&em_tree->lock);
1679         em = lookup_extent_mapping(em_tree, key->objectid, key->offset);
1680         read_unlock(&em_tree->lock);
1681         if (!em) {
1682                 btrfs_err(fs_info,
1683                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1684                           key->objectid, key->offset);
1685                 return -ENOENT;
1686         }
1687
1688         if (em->start != key->objectid || em->len != key->offset) {
1689                 btrfs_err(fs_info,
1690                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1691                         key->objectid, key->offset, em->start, em->len);
1692                 ret = -EUCLEAN;
1693                 goto out_free_em;
1694         }
1695
1696         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1697                            sizeof(bg));
1698         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1699                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1700
1701         if (flags != (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1702                 btrfs_err(fs_info,
1703 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1704                           key->objectid, key->offset, flags,
1705                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & em->map_lookup->type));
1706                 ret = -EUCLEAN;
1707         }
1708
1709 out_free_em:
1710         free_extent_map(em);
1711         return ret;
1712 }
1713
1714 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1715                                   struct btrfs_path *path,
1716                                   struct btrfs_key *key)
1717 {
1718         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1719         int ret;
1720         struct btrfs_key found_key;
1721
1722         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
1723                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1724                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1725                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1726                 }
1727         }
1728         return ret;
1729 }
1730
1731 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1732 {
1733         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1734                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1735
1736         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
1737         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
1738                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
1739         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
1740                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
1741         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
1742                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
1743         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
1744 }
1745
1746 /**
1747  * Map a physical disk address to a list of logical addresses
1748  *
1749  * @fs_info:       the filesystem
1750  * @chunk_start:   logical address of block group
1751  * @bdev:          physical device to resolve, can be NULL to indicate any device
1752  * @physical:      physical address to map to logical addresses
1753  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
1754  * @naddrs:        length of @logical
1755  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
1756  *
1757  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
1758  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
1759  * block copies.
1760  */
1761 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
1762                      struct block_device *bdev, u64 physical, u64 **logical,
1763                      int *naddrs, int *stripe_len)
1764 {
1765         struct extent_map *em;
1766         struct map_lookup *map;
1767         u64 *buf;
1768         u64 bytenr;
1769         u64 data_stripe_length;
1770         u64 io_stripe_size;
1771         int i, nr = 0;
1772         int ret = 0;
1773
1774         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
1775         if (IS_ERR(em))
1776                 return -EIO;
1777
1778         map = em->map_lookup;
1779         data_stripe_length = em->orig_block_len;
1780         io_stripe_size = map->stripe_len;
1781         chunk_start = em->start;
1782
1783         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
1784         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
1785                 io_stripe_size = map->stripe_len * nr_data_stripes(map);
1786
1787         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
1788         if (!buf) {
1789                 ret = -ENOMEM;
1790                 goto out;
1791         }
1792
1793         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
1794                 bool already_inserted = false;
1795                 u64 stripe_nr;
1796                 u64 offset;
1797                 int j;
1798
1799                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
1800                               data_stripe_length))
1801                         continue;
1802
1803                 if (bdev && map->stripes[i].dev->bdev != bdev)
1804                         continue;
1805
1806                 stripe_nr = physical - map->stripes[i].physical;
1807                 stripe_nr = div64_u64_rem(stripe_nr, map->stripe_len, &offset);
1808
1809                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
1810                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
1811                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1812                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr, map->sub_stripes);
1813                 }
1814                 /*
1815                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
1816                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
1817                  * instead of map->stripe_len
1818                  */
1819
1820                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
1821
1822                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
1823                 for (j = 0; j < nr; j++) {
1824                         if (buf[j] == bytenr) {
1825                                 already_inserted = true;
1826                                 break;
1827                         }
1828                 }
1829
1830                 if (!already_inserted)
1831                         buf[nr++] = bytenr;
1832         }
1833
1834         *logical = buf;
1835         *naddrs = nr;
1836         *stripe_len = io_stripe_size;
1837 out:
1838         free_extent_map(em);
1839         return ret;
1840 }
1841
1842 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
1843 {
1844         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
1845         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
1846         u64 bytenr;
1847         u64 *logical;
1848         int stripe_len;
1849         int i, nr, ret;
1850
1851         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
1852                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
1853                 cache->bytes_super += stripe_len;
1854                 ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, cache->start,
1855                                                 stripe_len);
1856                 if (ret)
1857                         return ret;
1858         }
1859
1860         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
1861                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
1862                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start, NULL,
1863                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
1864                 if (ret)
1865                         return ret;
1866
1867                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
1868                 if (zoned && nr) {
1869                         btrfs_err(fs_info,
1870                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
1871                                   cache->start);
1872                         return -EUCLEAN;
1873                 }
1874
1875                 while (nr--) {
1876                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
1877                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
1878
1879                         cache->bytes_super += len;
1880                         ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, logical[nr],
1881                                                         len);
1882                         if (ret) {
1883                                 kfree(logical);
1884                                 return ret;
1885                         }
1886                 }
1887
1888                 kfree(logical);
1889         }
1890         return 0;
1891 }
1892
1893 static void link_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
1894 {
1895         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
1896         int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(cache->flags);
1897
1898         down_write(&space_info->groups_sem);
1899         list_add_tail(&cache->list, &space_info->block_groups[index]);
1900         up_write(&space_info->groups_sem);
1901 }
1902
1903 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
1904                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
1905 {
1906         struct btrfs_block_group *cache;
1907
1908         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
1909         if (!cache)
1910                 return NULL;
1911
1912         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
1913                                         GFP_NOFS);
1914         if (!cache->free_space_ctl) {
1915                 kfree(cache);
1916                 return NULL;
1917         }
1918
1919         cache->start = start;
1920
1921         cache->fs_info = fs_info;
1922         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
1923
1924         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
1925
1926         refcount_set(&cache->refs, 1);
1927         spin_lock_init(&cache->lock);
1928         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
1929         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
1930         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
1931         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
1932         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
1933         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
1934         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
1935         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
1936         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
1937         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
1938         atomic_set(&cache->frozen, 0);
1939         mutex_init(&cache->free_space_lock);
1940         btrfs_init_full_stripe_locks_tree(&cache->full_stripe_locks_root);
1941
1942         return cache;
1943 }
1944
1945 /*
1946  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
1947  * group
1948  */
1949 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1950 {
1951         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
1952         struct extent_map *em;
1953         struct btrfs_block_group *bg;
1954         u64 start = 0;
1955         int ret = 0;
1956
1957         while (1) {
1958                 read_lock(&map_tree->lock);
1959                 /*
1960                  * lookup_extent_mapping will return the first extent map
1961                  * intersecting the range, so setting @len to 1 is enough to
1962                  * get the first chunk.
1963                  */
1964                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, start, 1);
1965                 read_unlock(&map_tree->lock);
1966                 if (!em)
1967                         break;
1968
1969                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, em->start);
1970                 if (!bg) {
1971                         btrfs_err(fs_info,
1972         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
1973                                      em->start, em->len);
1974                         ret = -EUCLEAN;
1975                         free_extent_map(em);
1976                         break;
1977                 }
1978                 if (bg->start != em->start || bg->length != em->len ||
1979                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
1980                     (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1981                         btrfs_err(fs_info,
1982 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
1983                                 em->start, em->len,
1984                                 em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
1985                                 bg->start, bg->length,
1986                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
1987                         ret = -EUCLEAN;
1988                         free_extent_map(em);
1989                         btrfs_put_block_group(bg);
1990                         break;
1991                 }
1992                 start = em->start + em->len;
1993                 free_extent_map(em);
1994                 btrfs_put_block_group(bg);
1995         }
1996         return ret;
1997 }
1998
1999 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2000                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2001                                 const struct btrfs_key *key,
2002                                 int need_clear)
2003 {
2004         struct btrfs_block_group *cache;
2005         struct btrfs_space_info *space_info;
2006         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2007         int ret;
2008
2009         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2010
2011         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2012         if (!cache)
2013                 return -ENOMEM;
2014
2015         cache->length = key->offset;
2016         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2017         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2018         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2019
2020         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2021
2022         if (need_clear) {
2023                 /*
2024                  * When we mount with old space cache, we need to
2025                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2026                  *
2027                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2028                  *    truncate the old free space cache inode and
2029                  *    setup a new one.
2030                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2031                  *    the new space cache info onto disk.
2032                  */
2033                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2034                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2035         }
2036         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2037             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2038                         btrfs_err(info,
2039 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2040                                   cache->start);
2041                         ret = -EINVAL;
2042                         goto error;
2043         }
2044
2045         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2046         if (ret) {
2047                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2048                           cache->start);
2049                 goto error;
2050         }
2051
2052         /*
2053          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2054          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2055          * than we actually do.
2056          */
2057         ret = exclude_super_stripes(cache);
2058         if (ret) {
2059                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2060                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2061                 goto error;
2062         }
2063
2064         /*
2065          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2066          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2067          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2068          * zone_unusable space.
2069          *
2070          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2071          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2072          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2073          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2074          * in the full case.
2075          */
2076         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2077                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2078                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2079                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2080         } else if (cache->length == cache->used) {
2081                 cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2082                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2083                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2084         } else if (cache->used == 0) {
2085                 cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2086                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2087                 add_new_free_space(cache, cache->start,
2088                                    cache->start + cache->length);
2089                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2090         }
2091
2092         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2093         if (ret) {
2094                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2095                 goto error;
2096         }
2097         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2098         btrfs_update_space_info(info, cache->flags, cache->length,
2099                                 cache->used, cache->bytes_super,
2100                                 cache->zone_unusable, cache->zone_is_active,
2101                                 &space_info);
2102
2103         cache->space_info = space_info;
2104
2105         link_block_group(cache);
2106
2107         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2108         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2109                 if (cache->used == 0) {
2110                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2111                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2112                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2113                         else
2114                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2115                 }
2116         } else {
2117                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2118         }
2119
2120         return 0;
2121 error:
2122         btrfs_put_block_group(cache);
2123         return ret;
2124 }
2125
2126 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2127 {
2128         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
2129         struct btrfs_space_info *space_info;
2130         struct rb_node *node;
2131         int ret = 0;
2132
2133         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
2134                 struct extent_map *em;
2135                 struct map_lookup *map;
2136                 struct btrfs_block_group *bg;
2137
2138                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
2139                 map = em->map_lookup;
2140                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, em->start);
2141                 if (!bg) {
2142                         ret = -ENOMEM;
2143                         break;
2144                 }
2145
2146                 /* Fill dummy cache as FULL */
2147                 bg->length = em->len;
2148                 bg->flags = map->type;
2149                 bg->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2150                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2151                 bg->used = em->len;
2152                 bg->flags = map->type;
2153                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2154                 /*
2155                  * We may have some valid block group cache added already, in
2156                  * that case we skip to the next one.
2157                  */
2158                 if (ret == -EEXIST) {
2159                         ret = 0;
2160                         btrfs_put_block_group(bg);
2161                         continue;
2162                 }
2163
2164                 if (ret) {
2165                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2166                         btrfs_put_block_group(bg);
2167                         break;
2168                 }
2169
2170                 btrfs_update_space_info(fs_info, bg->flags, em->len, em->len,
2171                                         0, 0, false, &space_info);
2172                 bg->space_info = space_info;
2173                 link_block_group(bg);
2174
2175                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2176         }
2177         if (!ret)
2178                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2179         return ret;
2180 }
2181
2182 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2183 {
2184         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2185         struct btrfs_path *path;
2186         int ret;
2187         struct btrfs_block_group *cache;
2188         struct btrfs_space_info *space_info;
2189         struct btrfs_key key;
2190         int need_clear = 0;
2191         u64 cache_gen;
2192
2193         if (!root)
2194                 return fill_dummy_bgs(info);
2195
2196         key.objectid = 0;
2197         key.offset = 0;
2198         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2199         path = btrfs_alloc_path();
2200         if (!path)
2201                 return -ENOMEM;
2202
2203         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2204         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2205             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2206                 need_clear = 1;
2207         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2208                 need_clear = 1;
2209
2210         while (1) {
2211                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2212                 struct extent_buffer *leaf;
2213                 int slot;
2214
2215                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2216                 if (ret > 0)
2217                         break;
2218                 if (ret != 0)
2219                         goto error;
2220
2221                 leaf = path->nodes[0];
2222                 slot = path->slots[0];
2223
2224                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2225                                    sizeof(bgi));
2226
2227                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2228                 btrfs_release_path(path);
2229                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2230                 if (ret < 0)
2231                         goto error;
2232                 key.objectid += key.offset;
2233                 key.offset = 0;
2234         }
2235         btrfs_release_path(path);
2236
2237         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2238                 int i;
2239
2240                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2241                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2242                                 continue;
2243                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2244                                                  struct btrfs_block_group,
2245                                                  list);
2246                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2247                 }
2248
2249                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2250                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2251                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2252                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2253                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2254                         continue;
2255                 /*
2256                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2257                  * mirrored block groups.
2258                  */
2259                 list_for_each_entry(cache,
2260                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2261                                 list)
2262                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2263                 list_for_each_entry(cache,
2264                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2265                                 list)
2266                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2267         }
2268
2269         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2270         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2271 error:
2272         btrfs_free_path(path);
2273         /*
2274          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2275          * rescue=ibadroots mount option.
2276          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2277          * continue to mount and grab their data.
2278          */
2279         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2280                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2281         return ret;
2282 }
2283
2284 /*
2285  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2286  * allocation.
2287  *
2288  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2289  * phases.
2290  */
2291 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2292                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2293 {
2294         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2295         struct btrfs_block_group_item bgi;
2296         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2297         struct btrfs_key key;
2298
2299         spin_lock(&block_group->lock);
2300         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2301         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2302                                                    block_group->global_root_id);
2303         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2304         key.objectid = block_group->start;
2305         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2306         key.offset = block_group->length;
2307         spin_unlock(&block_group->lock);
2308
2309         return btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2310 }
2311
2312 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2313                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2314                             u64 start, u64 num_bytes)
2315 {
2316         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2317         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2318         struct btrfs_path *path;
2319         struct btrfs_dev_extent *extent;
2320         struct extent_buffer *leaf;
2321         struct btrfs_key key;
2322         int ret;
2323
2324         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2325         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2326         path = btrfs_alloc_path();
2327         if (!path)
2328                 return -ENOMEM;
2329
2330         key.objectid = device->devid;
2331         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2332         key.offset = start;
2333         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2334         if (ret)
2335                 goto out;
2336
2337         leaf = path->nodes[0];
2338         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2339         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2340         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2341                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2342         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2343
2344         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2345         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2346 out:
2347         btrfs_free_path(path);
2348         return ret;
2349 }
2350
2351 /*
2352  * This function belongs to phase 2.
2353  *
2354  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2355  * phases.
2356  */
2357 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2358                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2359 {
2360         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2361         struct btrfs_device *device;
2362         struct extent_map *em;
2363         struct map_lookup *map;
2364         u64 dev_offset;
2365         u64 stripe_size;
2366         int i;
2367         int ret = 0;
2368
2369         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2370         if (IS_ERR(em))
2371                 return PTR_ERR(em);
2372
2373         map = em->map_lookup;
2374         stripe_size = em->orig_block_len;
2375
2376         /*
2377          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2378          * a device replace operation that replaces the device object associated
2379          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2380          * at any time during that final phase of the device replace operation
2381          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2382          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2383          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2384          */
2385         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2386         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2387                 device = map->stripes[i].dev;
2388                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2389
2390                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2391                                        stripe_size);
2392                 if (ret)
2393                         break;
2394         }
2395         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2396
2397         free_extent_map(em);
2398         return ret;
2399 }
2400
2401 /*
2402  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2403  * chunk allocation.
2404  *
2405  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2406  * phases.
2407  */
2408 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2409 {
2410         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2411         struct btrfs_block_group *block_group;
2412         int ret = 0;
2413
2414         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2415                 int index;
2416
2417                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2418                                                struct btrfs_block_group,
2419                                                bg_list);
2420                 if (ret)
2421                         goto next;
2422
2423                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2424
2425                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2426                 if (ret)
2427                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2428                 if (!block_group->chunk_item_inserted) {
2429                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2430                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2431                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2432                         if (ret)
2433                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2434                 }
2435                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2436                                          block_group->length);
2437                 if (ret)
2438                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2439                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2440
2441                 /*
2442                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2443                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2444                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2445                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2446                  */
2447                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2448                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2449
2450                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2451 next:
2452                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
2453                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2454         }
2455         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2456 }
2457
2458 /*
2459  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2460  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2461  */
2462 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2463 {
2464         u64 div = SZ_1G;
2465         u64 index;
2466
2467         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2468                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2469
2470         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2471         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2472                 div = SZ_128M;
2473
2474         offset = div64_u64(offset, div);
2475         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2476         return index;
2477 }
2478
2479 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2480                                                  u64 bytes_used, u64 type,
2481                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2482 {
2483         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2484         struct btrfs_block_group *cache;
2485         int ret;
2486
2487         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2488
2489         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2490         if (!cache)
2491                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2492
2493         cache->length = size;
2494         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2495         cache->used = bytes_used;
2496         cache->flags = type;
2497         cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2498         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2499         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2500
2501         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2502                 cache->needs_free_space = 1;
2503
2504         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2505         if (ret) {
2506                 btrfs_put_block_group(cache);
2507                 return ERR_PTR(ret);
2508         }
2509
2510         ret = exclude_super_stripes(cache);
2511         if (ret) {
2512                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2513                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2514                 btrfs_put_block_group(cache);
2515                 return ERR_PTR(ret);
2516         }
2517
2518         add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size);
2519
2520         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2521
2522 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2523         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2524                 u64 new_bytes_used = size - bytes_used;
2525
2526                 bytes_used += new_bytes_used >> 1;
2527                 fragment_free_space(cache);
2528         }
2529 #endif
2530         /*
2531          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2532          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2533          * with its ->space_info set.
2534          */
2535         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2536         ASSERT(cache->space_info);
2537
2538         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2539         if (ret) {
2540                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2541                 btrfs_put_block_group(cache);
2542                 return ERR_PTR(ret);
2543         }
2544
2545         /*
2546          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2547          * the rbtree, update the space info's counters.
2548          */
2549         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2550         btrfs_update_space_info(fs_info, cache->flags, size, bytes_used,
2551                                 cache->bytes_super, cache->zone_unusable,
2552                                 cache->zone_is_active, &cache->space_info);
2553         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2554
2555         link_block_group(cache);
2556
2557         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2558         trans->delayed_ref_updates++;
2559         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
2560
2561         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2562         return cache;
2563 }
2564
2565 /*
2566  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2567  * group.
2568  *
2569  * @cache:              the destination block group
2570  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2571  *                      ensure we still have some free space after marking this
2572  *                      block group RO.
2573  */
2574 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2575                              bool do_chunk_alloc)
2576 {
2577         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2578         struct btrfs_trans_handle *trans;
2579         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2580         u64 alloc_flags;
2581         int ret;
2582         bool dirty_bg_running;
2583
2584         /*
2585          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2586          * mount.
2587          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2588          * Thus here we skip all chunk allocations.
2589          */
2590         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2591                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2592                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2593                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2594                 return ret;
2595         }
2596
2597         do {
2598                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2599                 if (IS_ERR(trans))
2600                         return PTR_ERR(trans);
2601
2602                 dirty_bg_running = false;
2603
2604                 /*
2605                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2606                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2607                  * back off and let this transaction commit.
2608                  */
2609                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2610                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2611                         u64 transid = trans->transid;
2612
2613                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2614                         btrfs_end_transaction(trans);
2615
2616                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2617                         if (ret)
2618                                 return ret;
2619                         dirty_bg_running = true;
2620                 }
2621         } while (dirty_bg_running);
2622
2623         if (do_chunk_alloc) {
2624                 /*
2625                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2626                  * corresponding block group with the new raid level.
2627                  */
2628                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2629                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2630                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2631                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2632                         /*
2633                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2634                          * already allocated at the new raid level to carry on
2635                          */
2636                         if (ret == -ENOSPC)
2637                                 ret = 0;
2638                         if (ret < 0)
2639                                 goto out;
2640                 }
2641         }
2642
2643         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2644         if (!do_chunk_alloc || ret == -ETXTBSY)
2645                 goto unlock_out;
2646         if (!ret)
2647                 goto out;
2648         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2649         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2650         if (ret < 0)
2651                 goto out;
2652         /*
2653          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2654          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2655          */
2656         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2657         if (ret < 0)
2658                 goto out;
2659
2660         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2661         if (ret == -ETXTBSY)
2662                 goto unlock_out;
2663 out:
2664         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2665                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2666                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2667                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2668                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2669         }
2670 unlock_out:
2671         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2672
2673         btrfs_end_transaction(trans);
2674         return ret;
2675 }
2676
2677 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2678 {
2679         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2680         u64 num_bytes;
2681
2682         BUG_ON(!cache->ro);
2683
2684         spin_lock(&sinfo->lock);
2685         spin_lock(&cache->lock);
2686         if (!--cache->ro) {
2687                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2688                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2689                         cache->zone_unusable =
2690                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2691                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2692                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2693                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2694                 }
2695                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2696                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2697                             cache->zone_unusable - cache->used;
2698                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2699                 list_del_init(&cache->ro_list);
2700         }
2701         spin_unlock(&cache->lock);
2702         spin_unlock(&sinfo->lock);
2703 }
2704
2705 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2706                                    struct btrfs_path *path,
2707                                    struct btrfs_block_group *cache)
2708 {
2709         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2710         int ret;
2711         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2712         unsigned long bi;
2713         struct extent_buffer *leaf;
2714         struct btrfs_block_group_item bgi;
2715         struct btrfs_key key;
2716
2717         key.objectid = cache->start;
2718         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2719         key.offset = cache->length;
2720
2721         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2722         if (ret) {
2723                 if (ret > 0)
2724                         ret = -ENOENT;
2725                 goto fail;
2726         }
2727
2728         leaf = path->nodes[0];
2729         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2730         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, cache->used);
2731         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2732                                                    cache->global_root_id);
2733         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
2734         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
2735         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2736 fail:
2737         btrfs_release_path(path);
2738         return ret;
2739
2740 }
2741
2742 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
2743                             struct btrfs_trans_handle *trans,
2744                             struct btrfs_path *path)
2745 {
2746         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
2747         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
2748         struct inode *inode = NULL;
2749         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2750         u64 alloc_hint = 0;
2751         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
2752         u64 cache_size = 0;
2753         int retries = 0;
2754         int ret = 0;
2755
2756         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2757                 return 0;
2758
2759         /*
2760          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
2761          * block group.
2762          */
2763         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
2764                 spin_lock(&block_group->lock);
2765                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
2766                 spin_unlock(&block_group->lock);
2767                 return 0;
2768         }
2769
2770         if (TRANS_ABORTED(trans))
2771                 return 0;
2772 again:
2773         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
2774         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
2775                 ret = PTR_ERR(inode);
2776                 btrfs_release_path(path);
2777                 goto out;
2778         }
2779
2780         if (IS_ERR(inode)) {
2781                 BUG_ON(retries);
2782                 retries++;
2783
2784                 if (block_group->ro)
2785                         goto out_free;
2786
2787                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
2788                 if (ret)
2789                         goto out_free;
2790                 goto again;
2791         }
2792
2793         /*
2794          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
2795          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
2796          * time.
2797          */
2798         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
2799         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
2800         if (ret) {
2801                 /*
2802                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
2803                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
2804                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
2805                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
2806                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
2807                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
2808                  * transaction, this only happens in really bad situations
2809                  * anyway.
2810                  */
2811                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2812                 goto out_put;
2813         }
2814         WARN_ON(ret);
2815
2816         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
2817         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
2818             i_size_read(inode)) {
2819                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2820                 goto out_put;
2821         }
2822
2823         if (i_size_read(inode) > 0) {
2824                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
2825                                         &fs_info->global_block_rsv);
2826                 if (ret)
2827                         goto out_put;
2828
2829                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
2830                 if (ret)
2831                         goto out_put;
2832         }
2833
2834         spin_lock(&block_group->lock);
2835         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
2836             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
2837                 /*
2838                  * don't bother trying to write stuff out _if_
2839                  * a) we're not cached,
2840                  * b) we're with nospace_cache mount option,
2841                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
2842                  */
2843                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
2844                 spin_unlock(&block_group->lock);
2845                 goto out_put;
2846         }
2847         spin_unlock(&block_group->lock);
2848
2849         /*
2850          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
2851          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
2852          */
2853         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
2854                 ret = -ENOSPC;
2855                 goto out_put;
2856         }
2857
2858         /*
2859          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
2860          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
2861          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
2862          * cache.
2863          */
2864         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
2865         if (!cache_size)
2866                 cache_size = 1;
2867
2868         cache_size *= 16;
2869         cache_size *= fs_info->sectorsize;
2870
2871         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
2872                                           cache_size);
2873         if (ret)
2874                 goto out_put;
2875
2876         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
2877                                               cache_size, cache_size,
2878                                               &alloc_hint);
2879         /*
2880          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
2881          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
2882          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
2883          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
2884          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
2885          * space the next time around.
2886          */
2887         if (!ret)
2888                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2889         else if (ret == -ENOSPC)
2890                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
2891
2892 out_put:
2893         iput(inode);
2894 out_free:
2895         btrfs_release_path(path);
2896 out:
2897         spin_lock(&block_group->lock);
2898         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
2899                 block_group->cache_generation = trans->transid;
2900         block_group->disk_cache_state = dcs;
2901         spin_unlock(&block_group->lock);
2902
2903         extent_changeset_free(data_reserved);
2904         return ret;
2905 }
2906
2907 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
2908 {
2909         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2910         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
2911         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2912         struct btrfs_path *path;
2913
2914         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
2915             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2916                 return 0;
2917
2918         path = btrfs_alloc_path();
2919         if (!path)
2920                 return -ENOMEM;
2921
2922         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
2923         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
2924                                  dirty_list) {
2925                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
2926                         cache_save_setup(cache, trans, path);
2927         }
2928
2929         btrfs_free_path(path);
2930         return 0;
2931 }
2932
2933 /*
2934  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
2935  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
2936  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
2937  * lot of latency into the commit.
2938  *
2939  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
2940  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
2941  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
2942  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
2943  * join the commit.
2944  */
2945 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2946 {
2947         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2948         struct btrfs_block_group *cache;
2949         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2950         int ret = 0;
2951         int should_put;
2952         struct btrfs_path *path = NULL;
2953         LIST_HEAD(dirty);
2954         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
2955         int loops = 0;
2956
2957         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2958         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
2959                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2960                 return 0;
2961         }
2962         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
2963         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2964
2965 again:
2966         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
2967         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
2968
2969         if (!path) {
2970                 path = btrfs_alloc_path();
2971                 if (!path) {
2972                         ret = -ENOMEM;
2973                         goto out;
2974                 }
2975         }
2976
2977         /*
2978          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
2979          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
2980          * writing out the cache
2981          */
2982         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
2983         while (!list_empty(&dirty)) {
2984                 bool drop_reserve = true;
2985
2986                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
2987                                          dirty_list);
2988                 /*
2989                  * This can happen if something re-dirties a block group that
2990                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
2991                  * it all again
2992                  */
2993                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
2994                         list_del_init(&cache->io_list);
2995                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
2996                         btrfs_put_block_group(cache);
2997                 }
2998
2999
3000                 /*
3001                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3002                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3003                  * we wait.
3004                  *
3005                  * Since we're not running in the commit critical section
3006                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3007                  */
3008                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3009                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3010                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3011
3012                 should_put = 1;
3013
3014                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3015
3016                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3017                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3018                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3019                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3020                                 should_put = 0;
3021
3022                                 /*
3023                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3024                                  * io_list, also refer to the definition of
3025                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3026                                  */
3027                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3028                         } else {
3029                                 /*
3030                                  * If we failed to write the cache, the
3031                                  * generation will be bad and life goes on
3032                                  */
3033                                 ret = 0;
3034                         }
3035                 }
3036                 if (!ret) {
3037                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3038                         /*
3039                          * Our block group might still be attached to the list
3040                          * of new block groups in the transaction handle of some
3041                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3042                          * means its block group item isn't yet in the extent
3043                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3044                          * try again later in the critical section of the
3045                          * transaction commit.
3046                          */
3047                         if (ret == -ENOENT) {
3048                                 ret = 0;
3049                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3050                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3051                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3052                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3053                                         btrfs_get_block_group(cache);
3054                                         drop_reserve = false;
3055                                 }
3056                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3057                         } else if (ret) {
3058                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3059                         }
3060                 }
3061
3062                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3063                 if (should_put)
3064                         btrfs_put_block_group(cache);
3065                 if (drop_reserve)
3066                         btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3067                 /*
3068                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3069                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3070                  * removed.
3071                  */
3072                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3073                 if (ret)
3074                         goto out;
3075                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3076         }
3077         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3078
3079         /*
3080          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3081          * and then loop back (just once)
3082          */
3083         if (!ret)
3084                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3085         if (!ret && loops == 0) {
3086                 loops++;
3087                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3088                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3089                 /*
3090                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3091                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3092                  */
3093                 if (!list_empty(&dirty)) {
3094                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3095                         goto again;
3096                 }
3097                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3098         }
3099 out:
3100         if (ret < 0) {
3101                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3102                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3103                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3104                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3105         }
3106
3107         btrfs_free_path(path);
3108         return ret;
3109 }
3110
3111 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3112 {
3113         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3114         struct btrfs_block_group *cache;
3115         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3116         int ret = 0;
3117         int should_put;
3118         struct btrfs_path *path;
3119         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3120
3121         path = btrfs_alloc_path();
3122         if (!path)
3123                 return -ENOMEM;
3124
3125         /*
3126          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3127          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3128          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3129          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3130          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3131          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3132          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3133          * caches is triggered by an earlier call to
3134          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3135          * loop.
3136          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3137          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3138          * in one shot.
3139          */
3140         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3141         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3142                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3143                                          struct btrfs_block_group,
3144                                          dirty_list);
3145
3146                 /*
3147                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3148                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3149                  * then do it all again
3150                  */
3151                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3152                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3153                         list_del_init(&cache->io_list);
3154                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3155                         btrfs_put_block_group(cache);
3156                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3157                 }
3158
3159                 /*
3160                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3161                  * any pending IO
3162                  */
3163                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3164                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3165                 should_put = 1;
3166
3167                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3168
3169                 if (!ret)
3170                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans,
3171                                                      (unsigned long) -1);
3172
3173                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3174                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3175                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3176                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3177                                 should_put = 0;
3178                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3179                         } else {
3180                                 /*
3181                                  * If we failed to write the cache, the
3182                                  * generation will be bad and life goes on
3183                                  */
3184                                 ret = 0;
3185                         }
3186                 }
3187                 if (!ret) {
3188                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3189                         /*
3190                          * One of the free space endio workers might have
3191                          * created a new block group while updating a free space
3192                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3193                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3194                          * which case the new block group is still attached to
3195                          * its transaction handle and its creation has not
3196                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3197                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3198                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3199                          * very rare case so no need for a more efficient and
3200                          * complex approach.
3201                          */
3202                         if (ret == -ENOENT) {
3203                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3204                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3205                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3206                         }
3207                         if (ret)
3208                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3209                 }
3210
3211                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3212                 if (should_put)
3213                         btrfs_put_block_group(cache);
3214                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3215                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3216         }
3217         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3218
3219         /*
3220          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3221          * to use it without any locking
3222          */
3223         while (!list_empty(io)) {
3224                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3225                                          io_list);
3226                 list_del_init(&cache->io_list);
3227                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3228                 btrfs_put_block_group(cache);
3229         }
3230
3231         btrfs_free_path(path);
3232         return ret;
3233 }
3234
3235 static inline bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg,
3236                                               u64 bytes_freed)
3237 {
3238         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
3239         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
3240         const u64 new_val = bg->used;
3241         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
3242         u64 thresh;
3243
3244         if (reclaim_thresh == 0)
3245                 return false;
3246
3247         thresh = div_factor_fine(bg->length, reclaim_thresh);
3248
3249         /*
3250          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
3251          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
3252          */
3253         if (old_val < thresh)
3254                 return false;
3255         if (new_val >= thresh)
3256                 return false;
3257         return true;
3258 }
3259
3260 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3261                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3262 {
3263         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3264         struct btrfs_block_group *cache = NULL;
3265         u64 total = num_bytes;
3266         u64 old_val;
3267         u64 byte_in_group;
3268         int factor;
3269         int ret = 0;
3270
3271         /* Block accounting for super block */
3272         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3273         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3274         if (alloc)
3275                 old_val += num_bytes;
3276         else
3277                 old_val -= num_bytes;
3278         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3279         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3280
3281         while (total) {
3282                 bool reclaim;
3283
3284                 cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3285                 if (!cache) {
3286                         ret = -ENOENT;
3287                         break;
3288                 }
3289                 factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3290
3291                 /*
3292                  * If this block group has free space cache written out, we
3293                  * need to make sure to load it if we are removing space.  This
3294                  * is because we need the unpinning stage to actually add the
3295                  * space back to the block group, otherwise we will leak space.
3296                  */
3297                 if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3298                         btrfs_cache_block_group(cache, true);
3299
3300                 byte_in_group = bytenr - cache->start;
3301                 WARN_ON(byte_in_group > cache->length);
3302
3303                 spin_lock(&cache->space_info->lock);
3304                 spin_lock(&cache->lock);
3305
3306                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3307                     cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3308                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3309
3310                 old_val = cache->used;
3311                 num_bytes = min(total, cache->length - byte_in_group);
3312                 if (alloc) {
3313                         old_val += num_bytes;
3314                         cache->used = old_val;
3315                         cache->reserved -= num_bytes;
3316                         cache->space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3317                         cache->space_info->bytes_used += num_bytes;
3318                         cache->space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3319                         spin_unlock(&cache->lock);
3320                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3321                 } else {
3322                         old_val -= num_bytes;
3323                         cache->used = old_val;
3324                         cache->pinned += num_bytes;
3325                         btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info,
3326                                         cache->space_info, num_bytes);
3327                         cache->space_info->bytes_used -= num_bytes;
3328                         cache->space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3329
3330                         reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3331                         spin_unlock(&cache->lock);
3332                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3333
3334                         set_extent_dirty(&trans->transaction->pinned_extents,
3335                                          bytenr, bytenr + num_bytes - 1,
3336                                          GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL);
3337                 }
3338
3339                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3340                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3341                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3342                                       &trans->transaction->dirty_bgs);
3343                         trans->delayed_ref_updates++;
3344                         btrfs_get_block_group(cache);
3345                 }
3346                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3347
3348                 /*
3349                  * No longer have used bytes in this block group, queue it for
3350                  * deletion. We do this after adding the block group to the
3351                  * dirty list to avoid races between cleaner kthread and space
3352                  * cache writeout.
3353                  */
3354                 if (!alloc && old_val == 0) {
3355                         if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3356                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
3357                 } else if (!alloc && reclaim) {
3358                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3359                 }
3360
3361                 btrfs_put_block_group(cache);
3362                 total -= num_bytes;
3363                 bytenr += num_bytes;
3364         }
3365
3366         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3367         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
3368         return ret;
3369 }
3370
3371 /**
3372  * btrfs_add_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3373  * @cache:      The cache we are manipulating
3374  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3375  *              @num_bytes except for the compress path.
3376  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3377  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3378  *
3379  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3380  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3381  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3382  */
3383 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3384                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc)
3385 {
3386         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3387         int ret = 0;
3388
3389         spin_lock(&space_info->lock);
3390         spin_lock(&cache->lock);
3391         if (cache->ro) {
3392                 ret = -EAGAIN;
3393         } else {
3394                 cache->reserved += num_bytes;
3395                 space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3396                 trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3397                                               space_info->flags, num_bytes, 1);
3398                 btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3399                                                       space_info, -ram_bytes);
3400                 if (delalloc)
3401                         cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3402
3403                 /*
3404                  * Compression can use less space than we reserved, so wake
3405                  * tickets if that happens
3406                  */
3407                 if (num_bytes < ram_bytes)
3408                         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3409         }
3410         spin_unlock(&cache->lock);
3411         spin_unlock(&space_info->lock);
3412         return ret;
3413 }
3414
3415 /**
3416  * btrfs_free_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3417  * @cache:      The cache we are manipulating
3418  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3419  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3420  *
3421  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3422  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3423  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3424  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3425  */
3426 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3427                                u64 num_bytes, int delalloc)
3428 {
3429         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3430
3431         spin_lock(&space_info->lock);
3432         spin_lock(&cache->lock);
3433         if (cache->ro)
3434                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3435         cache->reserved -= num_bytes;
3436         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3437         space_info->max_extent_size = 0;
3438
3439         if (delalloc)
3440                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3441         spin_unlock(&cache->lock);
3442
3443         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3444         spin_unlock(&space_info->lock);
3445 }
3446
3447 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3448 {
3449         struct list_head *head = &info->space_info;
3450         struct btrfs_space_info *found;
3451
3452         list_for_each_entry(found, head, list) {
3453                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3454                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3455         }
3456 }
3457
3458 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3459                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3460 {
3461         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3462         u64 thresh;
3463
3464         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3465                 return 1;
3466
3467         /*
3468          * in limited mode, we want to have some free space up to
3469          * about 1% of the FS size.
3470          */
3471         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3472                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3473                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, div_factor_fine(thresh, 1));
3474
3475                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3476                         return 1;
3477         }
3478
3479         if (bytes_used + SZ_2M < div_factor(sinfo->total_bytes, 8))
3480                 return 0;
3481         return 1;
3482 }
3483
3484 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3485 {
3486         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3487
3488         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3489 }
3490
3491 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3492 {
3493         struct btrfs_block_group *bg;
3494         int ret;
3495
3496         /*
3497          * Check if we have enough space in the system space info because we
3498          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3499          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3500          * system block group if needed.
3501          */
3502         check_system_chunk(trans, flags);
3503
3504         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3505         if (IS_ERR(bg)) {
3506                 ret = PTR_ERR(bg);
3507                 goto out;
3508         }
3509
3510         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3511         /*
3512          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3513          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3514          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3515          *
3516          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3517          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3518          *    for extent allocation.
3519          *
3520          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3521          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3522          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3523          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3524          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3525          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3526          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3527          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3528          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3529          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3530          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3531          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3532          *    we were not mounted in degraded mode;
3533          *
3534          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3535          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3536          *    above. However right after we called it, the only system block group
3537          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3538          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3539          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3540          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3541          *
3542          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3543          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3544          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3545          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3546          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3547          *    then adds back the entry to the block group cache).
3548          */
3549         if (ret == -ENOSPC) {
3550                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3551                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3552
3553                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3554                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3555                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3556                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3557                         goto out;
3558                 }
3559
3560                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3561                 if (ret) {
3562                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3563                         goto out;
3564                 }
3565
3566                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3567                 if (ret) {
3568                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3569                         goto out;
3570                 }
3571         } else if (ret) {
3572                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3573                 goto out;
3574         }
3575 out:
3576         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3577
3578         if (ret)
3579                 return ERR_PTR(ret);
3580
3581         btrfs_get_block_group(bg);
3582         return bg;
3583 }
3584
3585 /*
3586  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3587  *
3588  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3589  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3590  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3591  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3592  *
3593  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3594  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3595  *    btree.
3596  *
3597  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3598  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3599  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3600  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3601  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3602  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3603  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3604  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3605  *
3606  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3607  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3608  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3609  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3610  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3611  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3612  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3613  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3614  *
3615  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3616  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3617  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3618  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3619  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3620  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3621  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3622  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3623  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3624  *    the RAID1 filesystem);
3625  *
3626  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3627  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3628  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3629  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3630  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3631  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3632  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3633  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3634  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3635  *    tree extent buffers;
3636  *
3637  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3638  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3639  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3640  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3641  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3642  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3643  *    block group).
3644  *
3645  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3646  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3647  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3648  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3649  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3650  *
3651  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3652  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3653  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3654  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3655  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3656  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3657  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3658  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3659  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3660  *
3661  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3662  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3663  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3664  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3665  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3666  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3667  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3668  * See the comment below for more details.
3669  *
3670  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3671  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3672  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3673  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3674  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3675  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3676  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3677  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3678  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3679  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3680  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3681  *
3682  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3683  *
3684  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3685  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3686  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3687  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3688  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3689  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3690  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3691  */
3692 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3693                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3694 {
3695         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3696         struct btrfs_space_info *space_info;
3697         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3698         bool wait_for_alloc = false;
3699         bool should_alloc = false;
3700         bool from_extent_allocation = false;
3701         int ret = 0;
3702
3703         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
3704                 from_extent_allocation = true;
3705                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3706         }
3707
3708         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
3709         if (trans->allocating_chunk)
3710                 return -ENOSPC;
3711         /*
3712          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
3713          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
3714          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
3715          *
3716          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
3717          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
3718          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
3719          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
3720          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
3721          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
3722          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
3723          * in order to add the chunk item or update a device item.
3724          *
3725          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
3726          * before updating the chunk btree, by calling either
3727          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
3728          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
3729          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
3730          * The task will have to either retry or fail.
3731          */
3732         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3733                 return -ENOSPC;
3734
3735         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
3736         ASSERT(space_info);
3737
3738         do {
3739                 spin_lock(&space_info->lock);
3740                 if (force < space_info->force_alloc)
3741                         force = space_info->force_alloc;
3742                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
3743                 if (space_info->full) {
3744                         /* No more free physical space */
3745                         if (should_alloc)
3746                                 ret = -ENOSPC;
3747                         else
3748                                 ret = 0;
3749                         spin_unlock(&space_info->lock);
3750                         return ret;
3751                 } else if (!should_alloc) {
3752                         spin_unlock(&space_info->lock);
3753                         return 0;
3754                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
3755                         /*
3756                          * Someone is already allocating, so we need to block
3757                          * until this someone is finished and then loop to
3758                          * recheck if we should continue with our allocation
3759                          * attempt.
3760                          */
3761                         wait_for_alloc = true;
3762                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3763                         spin_unlock(&space_info->lock);
3764                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3765                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3766                 } else {
3767                         /* Proceed with allocation */
3768                         space_info->chunk_alloc = 1;
3769                         wait_for_alloc = false;
3770                         spin_unlock(&space_info->lock);
3771                 }
3772
3773                 cond_resched();
3774         } while (wait_for_alloc);
3775
3776         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3777         trans->allocating_chunk = true;
3778
3779         /*
3780          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
3781          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
3782          */
3783         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
3784                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
3785
3786         /*
3787          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
3788          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
3789          * FS as well.
3790          */
3791         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
3792                 fs_info->data_chunk_allocations++;
3793                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
3794                       fs_info->metadata_ratio))
3795                         force_metadata_allocation(fs_info);
3796         }
3797
3798         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
3799         trans->allocating_chunk = false;
3800
3801         if (IS_ERR(ret_bg)) {
3802                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
3803         } else if (from_extent_allocation) {
3804                 /*
3805                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
3806                  * it now. Failure is OK for now.
3807                  */
3808                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
3809         }
3810
3811         if (!ret)
3812                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
3813
3814         spin_lock(&space_info->lock);
3815         if (ret < 0) {
3816                 if (ret == -ENOSPC)
3817                         space_info->full = 1;
3818                 else
3819                         goto out;
3820         } else {
3821                 ret = 1;
3822                 space_info->max_extent_size = 0;
3823         }
3824
3825         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3826 out:
3827         space_info->chunk_alloc = 0;
3828         spin_unlock(&space_info->lock);
3829         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3830
3831         return ret;
3832 }
3833
3834 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
3835 {
3836         u64 num_dev;
3837
3838         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
3839         if (!num_dev)
3840                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
3841
3842         return num_dev;
3843 }
3844
3845 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
3846                                 u64 bytes,
3847                                 u64 type)
3848 {
3849         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3850         struct btrfs_space_info *info;
3851         u64 left;
3852         int ret = 0;
3853
3854         /*
3855          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
3856          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
3857          */
3858         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3859
3860         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3861         spin_lock(&info->lock);
3862         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
3863         spin_unlock(&info->lock);
3864
3865         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
3866                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
3867                            left, bytes, type);
3868                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
3869         }
3870
3871         if (left < bytes) {
3872                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3873                 struct btrfs_block_group *bg;
3874
3875                 /*
3876                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
3877                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
3878                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
3879                  * or created in the current transaction for example).
3880                  */
3881                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3882                 if (IS_ERR(bg)) {
3883                         ret = PTR_ERR(bg);
3884                 } else {
3885                         /*
3886                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
3887                          * zoned filesystem.
3888                          */
3889                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
3890                         if (ret < 0)
3891                                 return;
3892
3893                         /*
3894                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
3895                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
3896                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
3897                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
3898                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
3899                          * block group we just created was just turned into RO
3900                          * mode by a scrub for example, or a running discard
3901                          * temporarily removed its free space entries, etc.
3902                          */
3903                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3904                 }
3905         }
3906
3907         if (!ret) {
3908                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
3909                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
3910                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
3911                 if (!ret)
3912                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
3913         }
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
3918  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
3919  */
3920 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3921 {
3922         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3923         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
3924         u64 bytes;
3925
3926         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
3927         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
3928                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3929
3930         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
3931 }
3932
3933 /*
3934  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
3935  * chunk btree.
3936  *
3937  * @trans:              A transaction handle.
3938  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
3939  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
3940  *                      of an existing item.
3941  *
3942  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
3943  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
3944  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
3945  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
3946  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
3947  *
3948  */
3949 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
3950                                   bool is_item_insertion)
3951 {
3952         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3953         u64 bytes;
3954
3955         if (is_item_insertion)
3956                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3957         else
3958                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
3959
3960         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3961         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3962         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3963 }
3964
3965 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
3966 {
3967         struct btrfs_block_group *block_group;
3968         u64 last = 0;
3969
3970         while (1) {
3971                 struct inode *inode;
3972
3973                 block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, last);
3974                 while (block_group) {
3975                         btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
3976                         spin_lock(&block_group->lock);
3977                         if (block_group->iref)
3978                                 break;
3979                         spin_unlock(&block_group->lock);
3980                         block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
3981                 }
3982                 if (!block_group) {
3983                         if (last == 0)
3984                                 break;
3985                         last = 0;
3986                         continue;
3987                 }
3988
3989                 inode = block_group->inode;
3990                 block_group->iref = 0;
3991                 block_group->inode = NULL;
3992                 spin_unlock(&block_group->lock);
3993                 ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
3994                 iput(inode);
3995                 last = block_group->start + block_group->length;
3996                 btrfs_put_block_group(block_group);
3997         }
3998 }
3999
4000 /*
4001  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
4002  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
4003  * freed the block groups before stopping them.
4004  */
4005 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
4006 {
4007         struct btrfs_block_group *block_group;
4008         struct btrfs_space_info *space_info;
4009         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4010         struct rb_node *n;
4011
4012         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4013         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4014                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4015                                          struct btrfs_caching_control, list);
4016                 list_del(&caching_ctl->list);
4017                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4018         }
4019         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4020
4021         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4022         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4023                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4024                                                struct btrfs_block_group,
4025                                                bg_list);
4026                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4027                 btrfs_put_block_group(block_group);
4028         }
4029
4030         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4031                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4032                                                struct btrfs_block_group,
4033                                                bg_list);
4034                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4035                 btrfs_put_block_group(block_group);
4036         }
4037         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4038
4039         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4040         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4041                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4042                                                struct btrfs_block_group,
4043                                                active_bg_list);
4044                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4045                 btrfs_put_block_group(block_group);
4046         }
4047         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4048
4049         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4050         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4051                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4052                                        cache_node);
4053                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4054                                 &info->block_group_cache_tree);
4055                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4056                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4057
4058                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4059                 list_del(&block_group->list);
4060                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4061
4062                 /*
4063                  * We haven't cached this block group, which means we could
4064                  * possibly have excluded extents on this block group.
4065                  */
4066                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4067                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4068                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4069
4070                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4071                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4072                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4073                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4074                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4075                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4076                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4077                 btrfs_put_block_group(block_group);
4078
4079                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4080         }
4081         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4082
4083         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4084
4085         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4086                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4087                                         struct btrfs_space_info,
4088                                         list);
4089
4090                 /*
4091                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4092                  * important and indicates a real bug if this happens.
4093                  */
4094                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4095                             space_info->bytes_may_use > 0))
4096                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4097
4098                 /*
4099                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4100                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4101                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4102                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4103                  * that case.
4104                  */
4105                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4106                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4107                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4108                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4109                 }
4110
4111                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4112                 list_del(&space_info->list);
4113                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4114         }
4115         return 0;
4116 }
4117
4118 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4119 {
4120         atomic_inc(&cache->frozen);
4121 }
4122
4123 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4124 {
4125         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4126         struct extent_map_tree *em_tree;
4127         struct extent_map *em;
4128         bool cleanup;
4129
4130         spin_lock(&block_group->lock);
4131         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4132                    block_group->removed);
4133         spin_unlock(&block_group->lock);
4134
4135         if (cleanup) {
4136                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
4137                 write_lock(&em_tree->lock);
4138                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, block_group->start,
4139                                            1);
4140                 BUG_ON(!em); /* logic error, can't happen */
4141                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
4142                 write_unlock(&em_tree->lock);
4143
4144                 /* once for us and once for the tree */
4145                 free_extent_map(em);
4146                 free_extent_map(em);
4147
4148                 /*
4149                  * We may have left one free space entry and other possible
4150                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4151                  * Free them if any.
4152                  */
4153                 __btrfs_remove_free_space_cache(block_group->free_space_ctl);
4154         }
4155 }
4156
4157 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4158 {
4159         bool ret = true;
4160
4161         spin_lock(&bg->lock);
4162         if (bg->ro)
4163                 ret = false;
4164         else
4165                 bg->swap_extents++;
4166         spin_unlock(&bg->lock);
4167
4168         return ret;
4169 }
4170
4171 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4172 {
4173         spin_lock(&bg->lock);
4174         ASSERT(!bg->ro);
4175         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4176         bg->swap_extents -= amount;
4177         spin_unlock(&bg->lock);
4178 }