658edee8381dcdca656135a74a9b5a1b6e13a8cb
[platform/kernel/linux-starfive.git] / fs / xfs / xfs_reflink.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
5  */
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_shared.h"
9 #include "xfs_format.h"
10 #include "xfs_log_format.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_defer.h"
14 #include "xfs_inode.h"
15 #include "xfs_trans.h"
16 #include "xfs_bmap.h"
17 #include "xfs_bmap_util.h"
18 #include "xfs_trace.h"
19 #include "xfs_icache.h"
20 #include "xfs_btree.h"
21 #include "xfs_refcount_btree.h"
22 #include "xfs_refcount.h"
23 #include "xfs_bmap_btree.h"
24 #include "xfs_trans_space.h"
25 #include "xfs_bit.h"
26 #include "xfs_alloc.h"
27 #include "xfs_quota.h"
28 #include "xfs_reflink.h"
29 #include "xfs_iomap.h"
30 #include "xfs_ag.h"
31 #include "xfs_ag_resv.h"
32
33 /*
34  * Copy on Write of Shared Blocks
35  *
36  * XFS must preserve "the usual" file semantics even when two files share
37  * the same physical blocks.  This means that a write to one file must not
38  * alter the blocks in a different file; the way that we'll do that is
39  * through the use of a copy-on-write mechanism.  At a high level, that
40  * means that when we want to write to a shared block, we allocate a new
41  * block, write the data to the new block, and if that succeeds we map the
42  * new block into the file.
43  *
44  * XFS provides a "delayed allocation" mechanism that defers the allocation
45  * of disk blocks to dirty-but-not-yet-mapped file blocks as long as
46  * possible.  This reduces fragmentation by enabling the filesystem to ask
47  * for bigger chunks less often, which is exactly what we want for CoW.
48  *
49  * The delalloc mechanism begins when the kernel wants to make a block
50  * writable (write_begin or page_mkwrite).  If the offset is not mapped, we
51  * create a delalloc mapping, which is a regular in-core extent, but without
52  * a real startblock.  (For delalloc mappings, the startblock encodes both
53  * a flag that this is a delalloc mapping, and a worst-case estimate of how
54  * many blocks might be required to put the mapping into the BMBT.)  delalloc
55  * mappings are a reservation against the free space in the filesystem;
56  * adjacent mappings can also be combined into fewer larger mappings.
57  *
58  * As an optimization, the CoW extent size hint (cowextsz) creates
59  * outsized aligned delalloc reservations in the hope of landing out of
60  * order nearby CoW writes in a single extent on disk, thereby reducing
61  * fragmentation and improving future performance.
62  *
63  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR--- (data fork)
64  * C: ------DDDDDDD--------- (CoW fork)
65  *
66  * When dirty pages are being written out (typically in writepage), the
67  * delalloc reservations are converted into unwritten mappings by
68  * allocating blocks and replacing the delalloc mapping with real ones.
69  * A delalloc mapping can be replaced by several unwritten ones if the
70  * free space is fragmented.
71  *
72  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
73  * C: ------UUUUUUU---------
74  *
75  * We want to adapt the delalloc mechanism for copy-on-write, since the
76  * write paths are similar.  The first two steps (creating the reservation
77  * and allocating the blocks) are exactly the same as delalloc except that
78  * the mappings must be stored in a separate CoW fork because we do not want
79  * to disturb the mapping in the data fork until we're sure that the write
80  * succeeded.  IO completion in this case is the process of removing the old
81  * mapping from the data fork and moving the new mapping from the CoW fork to
82  * the data fork.  This will be discussed shortly.
83  *
84  * For now, unaligned directio writes will be bounced back to the page cache.
85  * Block-aligned directio writes will use the same mechanism as buffered
86  * writes.
87  *
88  * Just prior to submitting the actual disk write requests, we convert
89  * the extents representing the range of the file actually being written
90  * (as opposed to extra pieces created for the cowextsize hint) to real
91  * extents.  This will become important in the next step:
92  *
93  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
94  * C: ------UUrrUUU---------
95  *
96  * CoW remapping must be done after the data block write completes,
97  * because we don't want to destroy the old data fork map until we're sure
98  * the new block has been written.  Since the new mappings are kept in a
99  * separate fork, we can simply iterate these mappings to find the ones
100  * that cover the file blocks that we just CoW'd.  For each extent, simply
101  * unmap the corresponding range in the data fork, map the new range into
102  * the data fork, and remove the extent from the CoW fork.  Because of
103  * the presence of the cowextsize hint, however, we must be careful
104  * only to remap the blocks that we've actually written out --  we must
105  * never remap delalloc reservations nor CoW staging blocks that have
106  * yet to be written.  This corresponds exactly to the real extents in
107  * the CoW fork:
108  *
109  * D: --RRRRRRrrSRRRRRRRR---
110  * C: ------UU--UUU---------
111  *
112  * Since the remapping operation can be applied to an arbitrary file
113  * range, we record the need for the remap step as a flag in the ioend
114  * instead of declaring a new IO type.  This is required for direct io
115  * because we only have ioend for the whole dio, and we have to be able to
116  * remember the presence of unwritten blocks and CoW blocks with a single
117  * ioend structure.  Better yet, the more ground we can cover with one
118  * ioend, the better.
119  */
120
121 /*
122  * Given an AG extent, find the lowest-numbered run of shared blocks
123  * within that range and return the range in fbno/flen.  If
124  * find_end_of_shared is true, return the longest contiguous extent of
125  * shared blocks.  If there are no shared extents, fbno and flen will
126  * be set to NULLAGBLOCK and 0, respectively.
127  */
128 static int
129 xfs_reflink_find_shared(
130         struct xfs_perag        *pag,
131         struct xfs_trans        *tp,
132         xfs_agblock_t           agbno,
133         xfs_extlen_t            aglen,
134         xfs_agblock_t           *fbno,
135         xfs_extlen_t            *flen,
136         bool                    find_end_of_shared)
137 {
138         struct xfs_buf          *agbp;
139         struct xfs_btree_cur    *cur;
140         int                     error;
141
142         error = xfs_alloc_read_agf(pag, tp, 0, &agbp);
143         if (error)
144                 return error;
145
146         cur = xfs_refcountbt_init_cursor(pag->pag_mount, tp, agbp, pag);
147
148         error = xfs_refcount_find_shared(cur, agbno, aglen, fbno, flen,
149                         find_end_of_shared);
150
151         xfs_btree_del_cursor(cur, error);
152
153         xfs_trans_brelse(tp, agbp);
154         return error;
155 }
156
157 /*
158  * Trim the mapping to the next block where there's a change in the
159  * shared/unshared status.  More specifically, this means that we
160  * find the lowest-numbered extent of shared blocks that coincides with
161  * the given block mapping.  If the shared extent overlaps the start of
162  * the mapping, trim the mapping to the end of the shared extent.  If
163  * the shared region intersects the mapping, trim the mapping to the
164  * start of the shared extent.  If there are no shared regions that
165  * overlap, just return the original extent.
166  */
167 int
168 xfs_reflink_trim_around_shared(
169         struct xfs_inode        *ip,
170         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
171         bool                    *shared)
172 {
173         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
174         struct xfs_perag        *pag;
175         xfs_agblock_t           agbno;
176         xfs_extlen_t            aglen;
177         xfs_agblock_t           fbno;
178         xfs_extlen_t            flen;
179         int                     error = 0;
180
181         /* Holes, unwritten, and delalloc extents cannot be shared */
182         if (!xfs_is_cow_inode(ip) || !xfs_bmap_is_written_extent(irec)) {
183                 *shared = false;
184                 return 0;
185         }
186
187         trace_xfs_reflink_trim_around_shared(ip, irec);
188
189         pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
190         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, irec->br_startblock);
191         aglen = irec->br_blockcount;
192
193         error = xfs_reflink_find_shared(pag, NULL, agbno, aglen, &fbno, &flen,
194                         true);
195         xfs_perag_put(pag);
196         if (error)
197                 return error;
198
199         *shared = false;
200         if (fbno == NULLAGBLOCK) {
201                 /* No shared blocks at all. */
202                 return 0;
203         }
204
205         if (fbno == agbno) {
206                 /*
207                  * The start of this extent is shared.  Truncate the
208                  * mapping at the end of the shared region so that a
209                  * subsequent iteration starts at the start of the
210                  * unshared region.
211                  */
212                 irec->br_blockcount = flen;
213                 *shared = true;
214                 return 0;
215         }
216
217         /*
218          * There's a shared extent midway through this extent.
219          * Truncate the mapping at the start of the shared
220          * extent so that a subsequent iteration starts at the
221          * start of the shared region.
222          */
223         irec->br_blockcount = fbno - agbno;
224         return 0;
225 }
226
227 int
228 xfs_bmap_trim_cow(
229         struct xfs_inode        *ip,
230         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
231         bool                    *shared)
232 {
233         /* We can't update any real extents in always COW mode. */
234         if (xfs_is_always_cow_inode(ip) &&
235             !isnullstartblock(imap->br_startblock)) {
236                 *shared = true;
237                 return 0;
238         }
239
240         /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
241         return xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared);
242 }
243
244 static int
245 xfs_reflink_convert_cow_locked(
246         struct xfs_inode        *ip,
247         xfs_fileoff_t           offset_fsb,
248         xfs_filblks_t           count_fsb)
249 {
250         struct xfs_iext_cursor  icur;
251         struct xfs_bmbt_irec    got;
252         struct xfs_btree_cur    *dummy_cur = NULL;
253         int                     dummy_logflags;
254         int                     error = 0;
255
256         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &got))
257                 return 0;
258
259         do {
260                 if (got.br_startoff >= offset_fsb + count_fsb)
261                         break;
262                 if (got.br_state == XFS_EXT_NORM)
263                         continue;
264                 if (WARN_ON_ONCE(isnullstartblock(got.br_startblock)))
265                         return -EIO;
266
267                 xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
268                 if (!got.br_blockcount)
269                         continue;
270
271                 got.br_state = XFS_EXT_NORM;
272                 error = xfs_bmap_add_extent_unwritten_real(NULL, ip,
273                                 XFS_COW_FORK, &icur, &dummy_cur, &got,
274                                 &dummy_logflags);
275                 if (error)
276                         return error;
277         } while (xfs_iext_next_extent(ip->i_cowfp, &icur, &got));
278
279         return error;
280 }
281
282 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
283 int
284 xfs_reflink_convert_cow(
285         struct xfs_inode        *ip,
286         xfs_off_t               offset,
287         xfs_off_t               count)
288 {
289         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
290         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
291         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
292         xfs_filblks_t           count_fsb = end_fsb - offset_fsb;
293         int                     error;
294
295         ASSERT(count != 0);
296
297         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
298         error = xfs_reflink_convert_cow_locked(ip, offset_fsb, count_fsb);
299         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
300         return error;
301 }
302
303 /*
304  * Find the extent that maps the given range in the COW fork. Even if the extent
305  * is not shared we might have a preallocation for it in the COW fork. If so we
306  * use it that rather than trigger a new allocation.
307  */
308 static int
309 xfs_find_trim_cow_extent(
310         struct xfs_inode        *ip,
311         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
312         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
313         bool                    *shared,
314         bool                    *found)
315 {
316         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
317         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
318         struct xfs_iext_cursor  icur;
319
320         *found = false;
321
322         /*
323          * If we don't find an overlapping extent, trim the range we need to
324          * allocate to fit the hole we found.
325          */
326         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, cmap))
327                 cmap->br_startoff = offset_fsb + count_fsb;
328         if (cmap->br_startoff > offset_fsb) {
329                 xfs_trim_extent(imap, imap->br_startoff,
330                                 cmap->br_startoff - imap->br_startoff);
331                 return xfs_bmap_trim_cow(ip, imap, shared);
332         }
333
334         *shared = true;
335         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock)) {
336                 xfs_trim_extent(imap, cmap->br_startoff, cmap->br_blockcount);
337                 return 0;
338         }
339
340         /* real extent found - no need to allocate */
341         xfs_trim_extent(cmap, offset_fsb, count_fsb);
342         *found = true;
343         return 0;
344 }
345
346 static int
347 xfs_reflink_convert_unwritten(
348         struct xfs_inode        *ip,
349         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
350         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
351         bool                    convert_now)
352 {
353         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
354         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
355         int                     error;
356
357         /*
358          * cmap might larger than imap due to cowextsize hint.
359          */
360         xfs_trim_extent(cmap, offset_fsb, count_fsb);
361
362         /*
363          * COW fork extents are supposed to remain unwritten until we're ready
364          * to initiate a disk write.  For direct I/O we are going to write the
365          * data and need the conversion, but for buffered writes we're done.
366          */
367         if (!convert_now || cmap->br_state == XFS_EXT_NORM)
368                 return 0;
369
370         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, cmap);
371
372         error = xfs_reflink_convert_cow_locked(ip, offset_fsb, count_fsb);
373         if (!error)
374                 cmap->br_state = XFS_EXT_NORM;
375
376         return error;
377 }
378
379 static int
380 xfs_reflink_fill_cow_hole(
381         struct xfs_inode        *ip,
382         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
383         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
384         bool                    *shared,
385         uint                    *lockmode,
386         bool                    convert_now)
387 {
388         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
389         struct xfs_trans        *tp;
390         xfs_filblks_t           resaligned;
391         xfs_extlen_t            resblks;
392         int                     nimaps;
393         int                     error;
394         bool                    found;
395
396         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
397                 imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
398         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
399
400         xfs_iunlock(ip, *lockmode);
401         *lockmode = 0;
402
403         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
404                         false, &tp);
405         if (error)
406                 return error;
407
408         *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
409
410         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
411         if (error || !*shared)
412                 goto out_trans_cancel;
413
414         if (found) {
415                 xfs_trans_cancel(tp);
416                 goto convert;
417         }
418
419         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
420         nimaps = 1;
421         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
422                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0, cmap,
423                         &nimaps);
424         if (error)
425                 goto out_trans_cancel;
426
427         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
428         error = xfs_trans_commit(tp);
429         if (error)
430                 return error;
431
432         /*
433          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
434          * satisfied?  Bail out!
435          */
436         if (nimaps == 0)
437                 return -ENOSPC;
438
439 convert:
440         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
441
442 out_trans_cancel:
443         xfs_trans_cancel(tp);
444         return error;
445 }
446
447 static int
448 xfs_reflink_fill_delalloc(
449         struct xfs_inode        *ip,
450         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
451         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
452         bool                    *shared,
453         uint                    *lockmode,
454         bool                    convert_now)
455 {
456         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
457         struct xfs_trans        *tp;
458         int                     nimaps;
459         int                     error;
460         bool                    found;
461
462         do {
463                 xfs_iunlock(ip, *lockmode);
464                 *lockmode = 0;
465
466                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0,
467                                 false, &tp);
468                 if (error)
469                         return error;
470
471                 *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
472
473                 error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared,
474                                 &found);
475                 if (error || !*shared)
476                         goto out_trans_cancel;
477
478                 if (found) {
479                         xfs_trans_cancel(tp);
480                         break;
481                 }
482
483                 ASSERT(isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
484                        cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK);
485
486                 /*
487                  * Replace delalloc reservation with an unwritten extent.
488                  */
489                 nimaps = 1;
490                 error = xfs_bmapi_write(tp, ip, cmap->br_startoff,
491                                 cmap->br_blockcount,
492                                 XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0,
493                                 cmap, &nimaps);
494                 if (error)
495                         goto out_trans_cancel;
496
497                 xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
498                 error = xfs_trans_commit(tp);
499                 if (error)
500                         return error;
501
502                 /*
503                  * Allocation succeeded but the requested range was not even
504                  * partially satisfied?  Bail out!
505                  */
506                 if (nimaps == 0)
507                         return -ENOSPC;
508         } while (cmap->br_startoff + cmap->br_blockcount <= imap->br_startoff);
509
510         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
511
512 out_trans_cancel:
513         xfs_trans_cancel(tp);
514         return error;
515 }
516
517 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
518 int
519 xfs_reflink_allocate_cow(
520         struct xfs_inode        *ip,
521         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
522         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
523         bool                    *shared,
524         uint                    *lockmode,
525         bool                    convert_now)
526 {
527         int                     error;
528         bool                    found;
529
530         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
531         if (!ip->i_cowfp) {
532                 ASSERT(!xfs_is_reflink_inode(ip));
533                 xfs_ifork_init_cow(ip);
534         }
535
536         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
537         if (error || !*shared)
538                 return error;
539
540         /* CoW fork has a real extent */
541         if (found)
542                 return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap,
543                                 convert_now);
544
545         /*
546          * CoW fork does not have an extent and data extent is shared.
547          * Allocate a real extent in the CoW fork.
548          */
549         if (cmap->br_startoff > imap->br_startoff)
550                 return xfs_reflink_fill_cow_hole(ip, imap, cmap, shared,
551                                 lockmode, convert_now);
552
553         /*
554          * CoW fork has a delalloc reservation. Replace it with a real extent.
555          * There may or may not be a data fork mapping.
556          */
557         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
558             cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK)
559                 return xfs_reflink_fill_delalloc(ip, imap, cmap, shared,
560                                 lockmode, convert_now);
561
562         /* Shouldn't get here. */
563         ASSERT(0);
564         return -EFSCORRUPTED;
565 }
566
567 /*
568  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
569  *
570  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
571  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
572  *
573  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
574  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
575  */
576 int
577 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
578         struct xfs_inode                *ip,
579         struct xfs_trans                **tpp,
580         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
581         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
582         bool                            cancel_real)
583 {
584         struct xfs_ifork                *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
585         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
586         struct xfs_iext_cursor          icur;
587         int                             error = 0;
588
589         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
590                 return 0;
591         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
592                 return 0;
593
594         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
595         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
596                 del = got;
597                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
598
599                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
600                 if (!del.br_blockcount) {
601                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
602                         goto next_extent;
603                 }
604
605                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
606
607                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
608                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
609                                         &icur, &got, &del);
610                         if (error)
611                                 break;
612                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
613                         ASSERT((*tpp)->t_highest_agno == NULLAGNUMBER);
614
615                         /* Free the CoW orphan record. */
616                         xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp, del.br_startblock,
617                                         del.br_blockcount);
618
619                         error = xfs_free_extent_later(*tpp, del.br_startblock,
620                                         del.br_blockcount, NULL,
621                                         XFS_AG_RESV_NONE);
622                         if (error)
623                                 break;
624
625                         /* Roll the transaction */
626                         error = xfs_defer_finish(tpp);
627                         if (error)
628                                 break;
629
630                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
631                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
632
633                         /* Remove the quota reservation */
634                         error = xfs_quota_unreserve_blkres(ip,
635                                         del.br_blockcount);
636                         if (error)
637                                 break;
638                 } else {
639                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
640                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
641                 }
642 next_extent:
643                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
644                         break;
645         }
646
647         /* clear tag if cow fork is emptied */
648         if (!ifp->if_bytes)
649                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
650         return error;
651 }
652
653 /*
654  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
655  *
656  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
657  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
658  */
659 int
660 xfs_reflink_cancel_cow_range(
661         struct xfs_inode        *ip,
662         xfs_off_t               offset,
663         xfs_off_t               count,
664         bool                    cancel_real)
665 {
666         struct xfs_trans        *tp;
667         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
668         xfs_fileoff_t           end_fsb;
669         int                     error;
670
671         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
672         ASSERT(ip->i_cowfp);
673
674         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
675         if (count == NULLFILEOFF)
676                 end_fsb = NULLFILEOFF;
677         else
678                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
679
680         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
681         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
682                         0, 0, 0, &tp);
683         if (error)
684                 goto out;
685
686         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
687         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
688
689         /* Scrape out the old CoW reservations */
690         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
691                         cancel_real);
692         if (error)
693                 goto out_cancel;
694
695         error = xfs_trans_commit(tp);
696
697         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
698         return error;
699
700 out_cancel:
701         xfs_trans_cancel(tp);
702         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
703 out:
704         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
705         return error;
706 }
707
708 /*
709  * Remap part of the CoW fork into the data fork.
710  *
711  * We aim to remap the range starting at @offset_fsb and ending at @end_fsb
712  * into the data fork; this function will remap what it can (at the end of the
713  * range) and update @end_fsb appropriately.  Each remap gets its own
714  * transaction because we can end up merging and splitting bmbt blocks for
715  * every remap operation and we'd like to keep the block reservation
716  * requirements as low as possible.
717  */
718 STATIC int
719 xfs_reflink_end_cow_extent(
720         struct xfs_inode        *ip,
721         xfs_fileoff_t           *offset_fsb,
722         xfs_fileoff_t           end_fsb)
723 {
724         struct xfs_iext_cursor  icur;
725         struct xfs_bmbt_irec    got, del, data;
726         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
727         struct xfs_trans        *tp;
728         struct xfs_ifork        *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
729         unsigned int            resblks;
730         int                     nmaps;
731         int                     error;
732
733         /* No COW extents?  That's easy! */
734         if (ifp->if_bytes == 0) {
735                 *offset_fsb = end_fsb;
736                 return 0;
737         }
738
739         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
740         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
741                         XFS_TRANS_RESERVE, &tp);
742         if (error)
743                 return error;
744
745         /*
746          * Lock the inode.  We have to ijoin without automatic unlock because
747          * the lead transaction is the refcountbt record deletion; the data
748          * fork update follows as a deferred log item.
749          */
750         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
751         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
752
753         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK,
754                         XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
755         if (error == -EFBIG)
756                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip,
757                                 XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
758         if (error)
759                 goto out_cancel;
760
761         /*
762          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
763          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
764          * case we are done.
765          */
766         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, *offset_fsb, &icur, &got) ||
767             got.br_startoff >= end_fsb) {
768                 *offset_fsb = end_fsb;
769                 goto out_cancel;
770         }
771
772         /*
773          * Only remap real extents that contain data.  With AIO, speculative
774          * preallocations can leak into the range we are called upon, and we
775          * need to skip them.  Preserve @got for the eventual CoW fork
776          * deletion; from now on @del represents the mapping that we're
777          * actually remapping.
778          */
779         while (!xfs_bmap_is_written_extent(&got)) {
780                 if (!xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got) ||
781                     got.br_startoff >= end_fsb) {
782                         *offset_fsb = end_fsb;
783                         goto out_cancel;
784                 }
785         }
786         del = got;
787
788         /* Grab the corresponding mapping in the data fork. */
789         nmaps = 1;
790         error = xfs_bmapi_read(ip, del.br_startoff, del.br_blockcount, &data,
791                         &nmaps, 0);
792         if (error)
793                 goto out_cancel;
794
795         /* We can only remap the smaller of the two extent sizes. */
796         data.br_blockcount = min(data.br_blockcount, del.br_blockcount);
797         del.br_blockcount = data.br_blockcount;
798
799         trace_xfs_reflink_cow_remap_from(ip, &del);
800         trace_xfs_reflink_cow_remap_to(ip, &data);
801
802         if (xfs_bmap_is_real_extent(&data)) {
803                 /*
804                  * If the extent we're remapping is backed by storage (written
805                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
806                  */
807                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &data);
808                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &data);
809                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
810                                 -data.br_blockcount);
811         } else if (data.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
812                 int             done;
813
814                 /*
815                  * If the extent we're remapping is a delalloc reservation,
816                  * we can use the regular bunmapi function to release the
817                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
818                  * of the quota reservation for us.
819                  */
820                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, data.br_startoff,
821                                 data.br_blockcount, 0, 1, &done);
822                 if (error)
823                         goto out_cancel;
824                 ASSERT(done);
825         }
826
827         /* Free the CoW orphan record. */
828         xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock, del.br_blockcount);
829
830         /* Map the new blocks into the data fork. */
831         xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
832
833         /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
834         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
835                         (long)del.br_blockcount);
836
837         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
838         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
839
840         error = xfs_trans_commit(tp);
841         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
842         if (error)
843                 return error;
844
845         /* Update the caller about how much progress we made. */
846         *offset_fsb = del.br_startoff + del.br_blockcount;
847         return 0;
848
849 out_cancel:
850         xfs_trans_cancel(tp);
851         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
852         return error;
853 }
854
855 /*
856  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
857  */
858 int
859 xfs_reflink_end_cow(
860         struct xfs_inode                *ip,
861         xfs_off_t                       offset,
862         xfs_off_t                       count)
863 {
864         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
865         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
866         int                             error = 0;
867
868         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
869
870         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
871         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
872
873         /*
874          * Walk forwards until we've remapped the I/O range.  The loop function
875          * repeatedly cycles the ILOCK to allocate one transaction per remapped
876          * extent.
877          *
878          * If we're being called by writeback then the pages will still
879          * have PageWriteback set, which prevents races with reflink remapping
880          * and truncate.  Reflink remapping prevents races with writeback by
881          * taking the iolock and mmaplock before flushing the pages and
882          * remapping, which means there won't be any further writeback or page
883          * cache dirtying until the reflink completes.
884          *
885          * We should never have two threads issuing writeback for the same file
886          * region.  There are also have post-eof checks in the writeback
887          * preparation code so that we don't bother writing out pages that are
888          * about to be truncated.
889          *
890          * If we're being called as part of directio write completion, the dio
891          * count is still elevated, which reflink and truncate will wait for.
892          * Reflink remapping takes the iolock and mmaplock and waits for
893          * pending dio to finish, which should prevent any directio until the
894          * remap completes.  Multiple concurrent directio writes to the same
895          * region are handled by end_cow processing only occurring for the
896          * threads which succeed; the outcome of multiple overlapping direct
897          * writes is not well defined anyway.
898          *
899          * It's possible that a buffered write and a direct write could collide
900          * here (the buffered write stumbles in after the dio flushes and
901          * invalidates the page cache and immediately queues writeback), but we
902          * have never supported this 100%.  If either disk write succeeds the
903          * blocks will be remapped.
904          */
905         while (end_fsb > offset_fsb && !error)
906                 error = xfs_reflink_end_cow_extent(ip, &offset_fsb, end_fsb);
907
908         if (error)
909                 trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
910         return error;
911 }
912
913 /*
914  * Free all CoW staging blocks that are still referenced by the ondisk refcount
915  * metadata.  The ondisk metadata does not track which inode created the
916  * staging extent, so callers must ensure that there are no cached inodes with
917  * live CoW staging extents.
918  */
919 int
920 xfs_reflink_recover_cow(
921         struct xfs_mount        *mp)
922 {
923         struct xfs_perag        *pag;
924         xfs_agnumber_t          agno;
925         int                     error = 0;
926
927         if (!xfs_has_reflink(mp))
928                 return 0;
929
930         for_each_perag(mp, agno, pag) {
931                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, pag);
932                 if (error) {
933                         xfs_perag_rele(pag);
934                         break;
935                 }
936         }
937
938         return error;
939 }
940
941 /*
942  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
943  *
944  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
945  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
946  *
947  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
948  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
949  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
950  *
951  * While the length of drange is greater than zero,
952  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
953  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
954  *      with zero length.
955  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
956  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
957  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
958  *      offset (drange start).
959  *    - If imap points to a real range of pblks,
960  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
961  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
962  *           (drange start + imap start - srange start)
963  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
964  *
965  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
966  * on-disk file sizes.
967  *
968  * ASCII Art Demonstration:
969  *
970  * Let's say we want to reflink this source file:
971  *
972  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
973  *   <-------------------->
974  *
975  * into this destination file:
976  *
977  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
978  *        <-------------------->
979  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
980  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
981  *
982  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
983  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
984  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
985  *
986  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
987  *   <------->
988  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
989  *        <------->
990  *
991  * Now remap the source extent into the destination file:
992  *
993  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
994  *   <------->
995  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
996  *        <------->
997  *
998  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
999  * unmap range don't affect our operation.
1000  *
1001  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1002  *            <---->
1003  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
1004  *                 <---->
1005  *
1006  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
1007  * size of the destination file.
1008  *
1009  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1010  *                  <----->
1011  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
1012  *                       <----->
1013  *
1014  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
1015  */
1016
1017 /*
1018  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
1019  */
1020 STATIC int
1021 xfs_reflink_set_inode_flag(
1022         struct xfs_inode        *src,
1023         struct xfs_inode        *dest)
1024 {
1025         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1026         int                     error;
1027         struct xfs_trans        *tp;
1028
1029         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
1030                 return 0;
1031
1032         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1033         if (error)
1034                 goto out_error;
1035
1036         /* Lock both files against IO */
1037         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1038                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1039         else
1040                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1041
1042         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
1043                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
1044                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
1045                 src->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1046                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
1047                 xfs_ifork_init_cow(src);
1048         } else
1049                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1050
1051         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1052                 goto commit_flags;
1053
1054         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
1055                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
1056                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1057                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1058                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1059                 xfs_ifork_init_cow(dest);
1060         } else
1061                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1062
1063 commit_flags:
1064         error = xfs_trans_commit(tp);
1065         if (error)
1066                 goto out_error;
1067         return error;
1068
1069 out_error:
1070         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
1071         return error;
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
1076  */
1077 int
1078 xfs_reflink_update_dest(
1079         struct xfs_inode        *dest,
1080         xfs_off_t               newlen,
1081         xfs_extlen_t            cowextsize,
1082         unsigned int            remap_flags)
1083 {
1084         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
1085         struct xfs_trans        *tp;
1086         int                     error;
1087
1088         if (newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
1089                 return 0;
1090
1091         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1092         if (error)
1093                 goto out_error;
1094
1095         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1096         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1097
1098         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
1099                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
1100                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
1101                 dest->i_disk_size = newlen;
1102         }
1103
1104         if (cowextsize) {
1105                 dest->i_cowextsize = cowextsize;
1106                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
1107         }
1108
1109         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1110
1111         error = xfs_trans_commit(tp);
1112         if (error)
1113                 goto out_error;
1114         return error;
1115
1116 out_error:
1117         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
1118         return error;
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
1123  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
1124  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
1125  * btree reserves.
1126  */
1127 static int
1128 xfs_reflink_ag_has_free_space(
1129         struct xfs_mount        *mp,
1130         xfs_agnumber_t          agno)
1131 {
1132         struct xfs_perag        *pag;
1133         int                     error = 0;
1134
1135         if (!xfs_has_rmapbt(mp))
1136                 return 0;
1137
1138         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
1139         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
1140             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
1141                 error = -ENOSPC;
1142         xfs_perag_put(pag);
1143         return error;
1144 }
1145
1146 /*
1147  * Remap the given extent into the file.  The dmap blockcount will be set to
1148  * the number of blocks that were actually remapped.
1149  */
1150 STATIC int
1151 xfs_reflink_remap_extent(
1152         struct xfs_inode        *ip,
1153         struct xfs_bmbt_irec    *dmap,
1154         xfs_off_t               new_isize)
1155 {
1156         struct xfs_bmbt_irec    smap;
1157         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1158         struct xfs_trans        *tp;
1159         xfs_off_t               newlen;
1160         int64_t                 qdelta = 0;
1161         unsigned int            resblks;
1162         bool                    quota_reserved = true;
1163         bool                    smap_real;
1164         bool                    dmap_written = xfs_bmap_is_written_extent(dmap);
1165         int                     iext_delta = 0;
1166         int                     nimaps;
1167         int                     error;
1168
1169         /*
1170          * Start a rolling transaction to switch the mappings.
1171          *
1172          * Adding a written extent to the extent map can cause a bmbt split,
1173          * and removing a mapped extent from the extent can cause a bmbt split.
1174          * The two operations cannot both cause a split since they operate on
1175          * the same index in the bmap btree, so we only need a reservation for
1176          * one bmbt split if either thing is happening.  However, we haven't
1177          * locked the inode yet, so we reserve assuming this is the case.
1178          *
1179          * The first allocation call tries to reserve enough space to handle
1180          * mapping dmap into a sparse part of the file plus the bmbt split.  We
1181          * haven't locked the inode or read the existing mapping yet, so we do
1182          * not know for sure that we need the space.  This should succeed most
1183          * of the time.
1184          *
1185          * If the first attempt fails, try again but reserving only enough
1186          * space to handle a bmbt split.  This is the hard minimum requirement,
1187          * and we revisit quota reservations later when we know more about what
1188          * we're remapping.
1189          */
1190         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
1191         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1192                         resblks + dmap->br_blockcount, 0, false, &tp);
1193         if (error == -EDQUOT || error == -ENOSPC) {
1194                 quota_reserved = false;
1195                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1196                                 resblks, 0, false, &tp);
1197         }
1198         if (error)
1199                 goto out;
1200
1201         /*
1202          * Read what's currently mapped in the destination file into smap.
1203          * If smap isn't a hole, we will have to remove it before we can add
1204          * dmap to the destination file.
1205          */
1206         nimaps = 1;
1207         error = xfs_bmapi_read(ip, dmap->br_startoff, dmap->br_blockcount,
1208                         &smap, &nimaps, 0);
1209         if (error)
1210                 goto out_cancel;
1211         ASSERT(nimaps == 1 && smap.br_startoff == dmap->br_startoff);
1212         smap_real = xfs_bmap_is_real_extent(&smap);
1213
1214         /*
1215          * We can only remap as many blocks as the smaller of the two extent
1216          * maps, because we can only remap one extent at a time.
1217          */
1218         dmap->br_blockcount = min(dmap->br_blockcount, smap.br_blockcount);
1219         ASSERT(dmap->br_blockcount == smap.br_blockcount);
1220
1221         trace_xfs_reflink_remap_extent_dest(ip, &smap);
1222
1223         /*
1224          * Two extents mapped to the same physical block must not have
1225          * different states; that's filesystem corruption.  Move on to the next
1226          * extent if they're both holes or both the same physical extent.
1227          */
1228         if (dmap->br_startblock == smap.br_startblock) {
1229                 if (dmap->br_state != smap.br_state)
1230                         error = -EFSCORRUPTED;
1231                 goto out_cancel;
1232         }
1233
1234         /* If both extents are unwritten, leave them alone. */
1235         if (dmap->br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN &&
1236             smap.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN)
1237                 goto out_cancel;
1238
1239         /* No reflinking if the AG of the dest mapping is low on space. */
1240         if (dmap_written) {
1241                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1242                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, dmap->br_startblock));
1243                 if (error)
1244                         goto out_cancel;
1245         }
1246
1247         /*
1248          * Increase quota reservation if we think the quota block counter for
1249          * this file could increase.
1250          *
1251          * If we are mapping a written extent into the file, we need to have
1252          * enough quota block count reservation to handle the blocks in that
1253          * extent.  We log only the delta to the quota block counts, so if the
1254          * extent we're unmapping also has blocks allocated to it, we don't
1255          * need a quota reservation for the extent itself.
1256          *
1257          * Note that if we're replacing a delalloc reservation with a written
1258          * extent, we have to take the full quota reservation because removing
1259          * the delalloc reservation gives the block count back to the quota
1260          * count.  This is suboptimal, but the VFS flushed the dest range
1261          * before we started.  That should have removed all the delalloc
1262          * reservations, but we code defensively.
1263          *
1264          * xfs_trans_alloc_inode above already tried to grab an even larger
1265          * quota reservation, and kicked off a blockgc scan if it couldn't.
1266          * If we can't get a potentially smaller quota reservation now, we're
1267          * done.
1268          */
1269         if (!quota_reserved && !smap_real && dmap_written) {
1270                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1271                                 dmap->br_blockcount, 0, false);
1272                 if (error)
1273                         goto out_cancel;
1274         }
1275
1276         if (smap_real)
1277                 ++iext_delta;
1278
1279         if (dmap_written)
1280                 ++iext_delta;
1281
1282         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK, iext_delta);
1283         if (error == -EFBIG)
1284                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip, iext_delta);
1285         if (error)
1286                 goto out_cancel;
1287
1288         if (smap_real) {
1289                 /*
1290                  * If the extent we're unmapping is backed by storage (written
1291                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
1292                  */
1293                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &smap);
1294                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &smap);
1295                 qdelta -= smap.br_blockcount;
1296         } else if (smap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1297                 int             done;
1298
1299                 /*
1300                  * If the extent we're unmapping is a delalloc reservation,
1301                  * we can use the regular bunmapi function to release the
1302                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
1303                  * of the quota reservation for us.
1304                  */
1305                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, smap.br_startoff,
1306                                 smap.br_blockcount, 0, 1, &done);
1307                 if (error)
1308                         goto out_cancel;
1309                 ASSERT(done);
1310         }
1311
1312         /*
1313          * If the extent we're sharing is backed by written storage, increase
1314          * its refcount and map it into the file.
1315          */
1316         if (dmap_written) {
1317                 xfs_refcount_increase_extent(tp, dmap);
1318                 xfs_bmap_map_extent(tp, ip, dmap);
1319                 qdelta += dmap->br_blockcount;
1320         }
1321
1322         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT, qdelta);
1323
1324         /* Update dest isize if needed. */
1325         newlen = XFS_FSB_TO_B(mp, dmap->br_startoff + dmap->br_blockcount);
1326         newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1327         if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1328                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1329                 i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1330                 ip->i_disk_size = newlen;
1331                 xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1332         }
1333
1334         /* Commit everything and unlock. */
1335         error = xfs_trans_commit(tp);
1336         goto out_unlock;
1337
1338 out_cancel:
1339         xfs_trans_cancel(tp);
1340 out_unlock:
1341         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1342 out:
1343         if (error)
1344                 trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1345         return error;
1346 }
1347
1348 /* Remap a range of one file to the other. */
1349 int
1350 xfs_reflink_remap_blocks(
1351         struct xfs_inode        *src,
1352         loff_t                  pos_in,
1353         struct xfs_inode        *dest,
1354         loff_t                  pos_out,
1355         loff_t                  remap_len,
1356         loff_t                  *remapped)
1357 {
1358         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1359         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1360         xfs_fileoff_t           srcoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1361         xfs_fileoff_t           destoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1362         xfs_filblks_t           len;
1363         xfs_filblks_t           remapped_len = 0;
1364         xfs_off_t               new_isize = pos_out + remap_len;
1365         int                     nimaps;
1366         int                     error = 0;
1367
1368         len = min_t(xfs_filblks_t, XFS_B_TO_FSB(mp, remap_len),
1369                         XFS_MAX_FILEOFF);
1370
1371         trace_xfs_reflink_remap_blocks(src, srcoff, len, dest, destoff);
1372
1373         while (len > 0) {
1374                 unsigned int    lock_mode;
1375
1376                 /* Read extent from the source file */
1377                 nimaps = 1;
1378                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1379                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1380                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1381                 if (error)
1382                         break;
1383                 /*
1384                  * The caller supposedly flushed all dirty pages in the source
1385                  * file range, which means that writeback should have allocated
1386                  * or deleted all delalloc reservations in that range.  If we
1387                  * find one, that's a good sign that something is seriously
1388                  * wrong here.
1389                  */
1390                 ASSERT(nimaps == 1 && imap.br_startoff == srcoff);
1391                 if (imap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1392                         ASSERT(imap.br_startblock != DELAYSTARTBLOCK);
1393                         error = -EFSCORRUPTED;
1394                         break;
1395                 }
1396
1397                 trace_xfs_reflink_remap_extent_src(src, &imap);
1398
1399                 /* Remap into the destination file at the given offset. */
1400                 imap.br_startoff = destoff;
1401                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, new_isize);
1402                 if (error)
1403                         break;
1404
1405                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1406                         error = -EINTR;
1407                         break;
1408                 }
1409
1410                 /* Advance drange/srange */
1411                 srcoff += imap.br_blockcount;
1412                 destoff += imap.br_blockcount;
1413                 len -= imap.br_blockcount;
1414                 remapped_len += imap.br_blockcount;
1415         }
1416
1417         if (error)
1418                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1419         *remapped = min_t(loff_t, remap_len,
1420                           XFS_FSB_TO_B(src->i_mount, remapped_len));
1421         return error;
1422 }
1423
1424 /*
1425  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1426  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1427  * and the destination file offset.
1428  */
1429 static int
1430 xfs_reflink_zero_posteof(
1431         struct xfs_inode        *ip,
1432         loff_t                  pos)
1433 {
1434         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1435
1436         if (pos <= isize)
1437                 return 0;
1438
1439         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1440         return xfs_zero_range(ip, isize, pos - isize, NULL);
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1445  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1446  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1447  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1448  *
1449  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1450  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1451  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1452  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1453  *
1454  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1455  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1456  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1457  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1458  * file EOF in the destination file.
1459  *
1460  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1461  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1462  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1463  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1464  * tradeoff for simplicity on implementation.
1465  *
1466  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1467  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1468  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1469  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1470  * -EINVAL in this case.
1471  */
1472 int
1473 xfs_reflink_remap_prep(
1474         struct file             *file_in,
1475         loff_t                  pos_in,
1476         struct file             *file_out,
1477         loff_t                  pos_out,
1478         loff_t                  *len,
1479         unsigned int            remap_flags)
1480 {
1481         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1482         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1483         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1484         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1485         int                     ret;
1486
1487         /* Lock both files against IO */
1488         ret = xfs_ilock2_io_mmap(src, dest);
1489         if (ret)
1490                 return ret;
1491
1492         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1493         ret = -EINVAL;
1494         /* Don't reflink realtime inodes */
1495         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1496                 goto out_unlock;
1497
1498         /* Don't share DAX file data with non-DAX file. */
1499         if (IS_DAX(inode_in) != IS_DAX(inode_out))
1500                 goto out_unlock;
1501
1502         if (!IS_DAX(inode_in))
1503                 ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1504                                 pos_out, len, remap_flags);
1505         else
1506                 ret = dax_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1507                                 pos_out, len, remap_flags, &xfs_read_iomap_ops);
1508         if (ret || *len == 0)
1509                 goto out_unlock;
1510
1511         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1512         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1513         if (ret)
1514                 goto out_unlock;
1515
1516         /*
1517          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1518          * file.
1519          */
1520         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1521         if (ret)
1522                 goto out_unlock;
1523
1524         /* Set flags and remap blocks. */
1525         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1526         if (ret)
1527                 goto out_unlock;
1528
1529         /*
1530          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1531          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1532          * from EOF to the end of the copy length.
1533          */
1534         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1535                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1536                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1537         } else {
1538                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1539         }
1540         if (ret)
1541                 goto out_unlock;
1542
1543         xfs_iflags_set(src, XFS_IREMAPPING);
1544         if (inode_in != inode_out)
1545                 xfs_ilock_demote(src, XFS_IOLOCK_EXCL | XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1546
1547         return 0;
1548 out_unlock:
1549         xfs_iunlock2_io_mmap(src, dest);
1550         return ret;
1551 }
1552
1553 /* Does this inode need the reflink flag? */
1554 int
1555 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1556         struct xfs_trans                *tp,
1557         struct xfs_inode                *ip,
1558         bool                            *has_shared)
1559 {
1560         struct xfs_bmbt_irec            got;
1561         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1562         struct xfs_ifork                *ifp;
1563         struct xfs_iext_cursor          icur;
1564         bool                            found;
1565         int                             error;
1566
1567         ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_DATA_FORK);
1568         error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1569         if (error)
1570                 return error;
1571
1572         *has_shared = false;
1573         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1574         while (found) {
1575                 struct xfs_perag        *pag;
1576                 xfs_agblock_t           agbno;
1577                 xfs_extlen_t            aglen;
1578                 xfs_agblock_t           rbno;
1579                 xfs_extlen_t            rlen;
1580
1581                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1582                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1583                         goto next;
1584
1585                 pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock));
1586                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1587                 aglen = got.br_blockcount;
1588                 error = xfs_reflink_find_shared(pag, tp, agbno, aglen,
1589                                 &rbno, &rlen, false);
1590                 xfs_perag_put(pag);
1591                 if (error)
1592                         return error;
1593
1594                 /* Is there still a shared block here? */
1595                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1596                         *has_shared = true;
1597                         return 0;
1598                 }
1599 next:
1600                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1601         }
1602
1603         return 0;
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1608  *
1609  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1610  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1611  */
1612 int
1613 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1614         struct xfs_inode        *ip,
1615         struct xfs_trans        **tpp)
1616 {
1617         bool                    needs_flag;
1618         int                     error = 0;
1619
1620         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1621
1622         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1623         if (error || needs_flag)
1624                 return error;
1625
1626         /*
1627          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1628          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1629          */
1630         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, XFS_MAX_FILEOFF,
1631                         true);
1632         if (error)
1633                 return error;
1634
1635         /* Clear the inode flag. */
1636         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1637         ip->i_diflags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1638         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1639         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1640
1641         return error;
1642 }
1643
1644 /*
1645  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1646  * hasn't changed.
1647  */
1648 STATIC int
1649 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1650         struct xfs_inode        *ip)
1651 {
1652         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1653         struct xfs_trans        *tp;
1654         int                     error = 0;
1655
1656         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1657         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1658         if (error)
1659                 return error;
1660
1661         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1662         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1663
1664         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1665         if (error)
1666                 goto cancel;
1667
1668         error = xfs_trans_commit(tp);
1669         if (error)
1670                 goto out;
1671
1672         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1673         return 0;
1674 cancel:
1675         xfs_trans_cancel(tp);
1676 out:
1677         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1678         return error;
1679 }
1680
1681 /*
1682  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1683  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1684  */
1685 int
1686 xfs_reflink_unshare(
1687         struct xfs_inode        *ip,
1688         xfs_off_t               offset,
1689         xfs_off_t               len)
1690 {
1691         struct inode            *inode = VFS_I(ip);
1692         int                     error;
1693
1694         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1695                 return 0;
1696
1697         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1698
1699         inode_dio_wait(inode);
1700
1701         if (IS_DAX(inode))
1702                 error = dax_file_unshare(inode, offset, len,
1703                                 &xfs_dax_write_iomap_ops);
1704         else
1705                 error = iomap_file_unshare(inode, offset, len,
1706                                 &xfs_buffered_write_iomap_ops);
1707         if (error)
1708                 goto out;
1709
1710         error = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, offset,
1711                         offset + len - 1);
1712         if (error)
1713                 goto out;
1714
1715         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1716         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1717         if (error)
1718                 goto out;
1719         return 0;
1720
1721 out:
1722         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1723         return error;
1724 }