Merge tag 'icc-6.1-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/djakov/icc...
[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         ASSERT(cmap->br_startoff > imap->br_startoff);
420
421         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
422         nimaps = 1;
423         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
424                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0, cmap,
425                         &nimaps);
426         if (error)
427                 goto out_trans_cancel;
428
429         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
430         error = xfs_trans_commit(tp);
431         if (error)
432                 return error;
433
434         /*
435          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
436          * satisfied?  Bail out!
437          */
438         if (nimaps == 0)
439                 return -ENOSPC;
440
441 convert:
442         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
443
444 out_trans_cancel:
445         xfs_trans_cancel(tp);
446         return error;
447 }
448
449 static int
450 xfs_reflink_fill_delalloc(
451         struct xfs_inode        *ip,
452         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
453         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
454         bool                    *shared,
455         uint                    *lockmode,
456         bool                    convert_now)
457 {
458         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
459         struct xfs_trans        *tp;
460         int                     nimaps;
461         int                     error;
462         bool                    found;
463
464         do {
465                 xfs_iunlock(ip, *lockmode);
466                 *lockmode = 0;
467
468                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0,
469                                 false, &tp);
470                 if (error)
471                         return error;
472
473                 *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
474
475                 error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared,
476                                 &found);
477                 if (error || !*shared)
478                         goto out_trans_cancel;
479
480                 if (found) {
481                         xfs_trans_cancel(tp);
482                         break;
483                 }
484
485                 ASSERT(isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
486                        cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK);
487
488                 /*
489                  * Replace delalloc reservation with an unwritten extent.
490                  */
491                 nimaps = 1;
492                 error = xfs_bmapi_write(tp, ip, cmap->br_startoff,
493                                 cmap->br_blockcount,
494                                 XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0,
495                                 cmap, &nimaps);
496                 if (error)
497                         goto out_trans_cancel;
498
499                 xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
500                 error = xfs_trans_commit(tp);
501                 if (error)
502                         return error;
503
504                 /*
505                  * Allocation succeeded but the requested range was not even
506                  * partially satisfied?  Bail out!
507                  */
508                 if (nimaps == 0)
509                         return -ENOSPC;
510         } while (cmap->br_startoff + cmap->br_blockcount <= imap->br_startoff);
511
512         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
513
514 out_trans_cancel:
515         xfs_trans_cancel(tp);
516         return error;
517 }
518
519 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
520 int
521 xfs_reflink_allocate_cow(
522         struct xfs_inode        *ip,
523         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
524         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
525         bool                    *shared,
526         uint                    *lockmode,
527         bool                    convert_now)
528 {
529         int                     error;
530         bool                    found;
531
532         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
533         if (!ip->i_cowfp) {
534                 ASSERT(!xfs_is_reflink_inode(ip));
535                 xfs_ifork_init_cow(ip);
536         }
537
538         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
539         if (error || !*shared)
540                 return error;
541
542         /* CoW fork has a real extent */
543         if (found)
544                 return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap,
545                                 convert_now);
546
547         /*
548          * CoW fork does not have an extent and data extent is shared.
549          * Allocate a real extent in the CoW fork.
550          */
551         if (cmap->br_startoff > imap->br_startoff)
552                 return xfs_reflink_fill_cow_hole(ip, imap, cmap, shared,
553                                 lockmode, convert_now);
554
555         /*
556          * CoW fork has a delalloc reservation. Replace it with a real extent.
557          * There may or may not be a data fork mapping.
558          */
559         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
560             cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK)
561                 return xfs_reflink_fill_delalloc(ip, imap, cmap, shared,
562                                 lockmode, convert_now);
563
564         /* Shouldn't get here. */
565         ASSERT(0);
566         return -EFSCORRUPTED;
567 }
568
569 /*
570  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
571  *
572  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
573  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
574  *
575  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
576  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
577  */
578 int
579 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
580         struct xfs_inode                *ip,
581         struct xfs_trans                **tpp,
582         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
583         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
584         bool                            cancel_real)
585 {
586         struct xfs_ifork                *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
587         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
588         struct xfs_iext_cursor          icur;
589         int                             error = 0;
590
591         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
592                 return 0;
593         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
594                 return 0;
595
596         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
597         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
598                 del = got;
599                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
600
601                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
602                 if (!del.br_blockcount) {
603                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
604                         goto next_extent;
605                 }
606
607                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
608
609                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
610                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
611                                         &icur, &got, &del);
612                         if (error)
613                                 break;
614                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
615                         ASSERT((*tpp)->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
616
617                         /* Free the CoW orphan record. */
618                         xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp, del.br_startblock,
619                                         del.br_blockcount);
620
621                         xfs_free_extent_later(*tpp, del.br_startblock,
622                                           del.br_blockcount, NULL);
623
624                         /* Roll the transaction */
625                         error = xfs_defer_finish(tpp);
626                         if (error)
627                                 break;
628
629                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
630                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
631
632                         /* Remove the quota reservation */
633                         error = xfs_quota_unreserve_blkres(ip,
634                                         del.br_blockcount);
635                         if (error)
636                                 break;
637                 } else {
638                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
639                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
640                 }
641 next_extent:
642                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
643                         break;
644         }
645
646         /* clear tag if cow fork is emptied */
647         if (!ifp->if_bytes)
648                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
649         return error;
650 }
651
652 /*
653  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
654  *
655  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
656  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
657  */
658 int
659 xfs_reflink_cancel_cow_range(
660         struct xfs_inode        *ip,
661         xfs_off_t               offset,
662         xfs_off_t               count,
663         bool                    cancel_real)
664 {
665         struct xfs_trans        *tp;
666         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
667         xfs_fileoff_t           end_fsb;
668         int                     error;
669
670         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
671         ASSERT(ip->i_cowfp);
672
673         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
674         if (count == NULLFILEOFF)
675                 end_fsb = NULLFILEOFF;
676         else
677                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
678
679         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
680         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
681                         0, 0, 0, &tp);
682         if (error)
683                 goto out;
684
685         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
686         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
687
688         /* Scrape out the old CoW reservations */
689         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
690                         cancel_real);
691         if (error)
692                 goto out_cancel;
693
694         error = xfs_trans_commit(tp);
695
696         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
697         return error;
698
699 out_cancel:
700         xfs_trans_cancel(tp);
701         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
702 out:
703         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
704         return error;
705 }
706
707 /*
708  * Remap part of the CoW fork into the data fork.
709  *
710  * We aim to remap the range starting at @offset_fsb and ending at @end_fsb
711  * into the data fork; this function will remap what it can (at the end of the
712  * range) and update @end_fsb appropriately.  Each remap gets its own
713  * transaction because we can end up merging and splitting bmbt blocks for
714  * every remap operation and we'd like to keep the block reservation
715  * requirements as low as possible.
716  */
717 STATIC int
718 xfs_reflink_end_cow_extent(
719         struct xfs_inode        *ip,
720         xfs_fileoff_t           *offset_fsb,
721         xfs_fileoff_t           end_fsb)
722 {
723         struct xfs_iext_cursor  icur;
724         struct xfs_bmbt_irec    got, del, data;
725         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
726         struct xfs_trans        *tp;
727         struct xfs_ifork        *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
728         unsigned int            resblks;
729         int                     nmaps;
730         int                     error;
731
732         /* No COW extents?  That's easy! */
733         if (ifp->if_bytes == 0) {
734                 *offset_fsb = end_fsb;
735                 return 0;
736         }
737
738         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
739         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
740                         XFS_TRANS_RESERVE, &tp);
741         if (error)
742                 return error;
743
744         /*
745          * Lock the inode.  We have to ijoin without automatic unlock because
746          * the lead transaction is the refcountbt record deletion; the data
747          * fork update follows as a deferred log item.
748          */
749         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
750         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
751
752         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK,
753                         XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
754         if (error == -EFBIG)
755                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip,
756                                 XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
757         if (error)
758                 goto out_cancel;
759
760         /*
761          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
762          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
763          * case we are done.
764          */
765         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, *offset_fsb, &icur, &got) ||
766             got.br_startoff >= end_fsb) {
767                 *offset_fsb = end_fsb;
768                 goto out_cancel;
769         }
770
771         /*
772          * Only remap real extents that contain data.  With AIO, speculative
773          * preallocations can leak into the range we are called upon, and we
774          * need to skip them.  Preserve @got for the eventual CoW fork
775          * deletion; from now on @del represents the mapping that we're
776          * actually remapping.
777          */
778         while (!xfs_bmap_is_written_extent(&got)) {
779                 if (!xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got) ||
780                     got.br_startoff >= end_fsb) {
781                         *offset_fsb = end_fsb;
782                         goto out_cancel;
783                 }
784         }
785         del = got;
786
787         /* Grab the corresponding mapping in the data fork. */
788         nmaps = 1;
789         error = xfs_bmapi_read(ip, del.br_startoff, del.br_blockcount, &data,
790                         &nmaps, 0);
791         if (error)
792                 goto out_cancel;
793
794         /* We can only remap the smaller of the two extent sizes. */
795         data.br_blockcount = min(data.br_blockcount, del.br_blockcount);
796         del.br_blockcount = data.br_blockcount;
797
798         trace_xfs_reflink_cow_remap_from(ip, &del);
799         trace_xfs_reflink_cow_remap_to(ip, &data);
800
801         if (xfs_bmap_is_real_extent(&data)) {
802                 /*
803                  * If the extent we're remapping is backed by storage (written
804                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
805                  */
806                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &data);
807                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &data);
808                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
809                                 -data.br_blockcount);
810         } else if (data.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
811                 int             done;
812
813                 /*
814                  * If the extent we're remapping is a delalloc reservation,
815                  * we can use the regular bunmapi function to release the
816                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
817                  * of the quota reservation for us.
818                  */
819                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, data.br_startoff,
820                                 data.br_blockcount, 0, 1, &done);
821                 if (error)
822                         goto out_cancel;
823                 ASSERT(done);
824         }
825
826         /* Free the CoW orphan record. */
827         xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock, del.br_blockcount);
828
829         /* Map the new blocks into the data fork. */
830         xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
831
832         /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
833         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
834                         (long)del.br_blockcount);
835
836         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
837         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
838
839         error = xfs_trans_commit(tp);
840         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
841         if (error)
842                 return error;
843
844         /* Update the caller about how much progress we made. */
845         *offset_fsb = del.br_startoff + del.br_blockcount;
846         return 0;
847
848 out_cancel:
849         xfs_trans_cancel(tp);
850         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
851         return error;
852 }
853
854 /*
855  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
856  */
857 int
858 xfs_reflink_end_cow(
859         struct xfs_inode                *ip,
860         xfs_off_t                       offset,
861         xfs_off_t                       count)
862 {
863         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
864         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
865         int                             error = 0;
866
867         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
868
869         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
870         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
871
872         /*
873          * Walk forwards until we've remapped the I/O range.  The loop function
874          * repeatedly cycles the ILOCK to allocate one transaction per remapped
875          * extent.
876          *
877          * If we're being called by writeback then the pages will still
878          * have PageWriteback set, which prevents races with reflink remapping
879          * and truncate.  Reflink remapping prevents races with writeback by
880          * taking the iolock and mmaplock before flushing the pages and
881          * remapping, which means there won't be any further writeback or page
882          * cache dirtying until the reflink completes.
883          *
884          * We should never have two threads issuing writeback for the same file
885          * region.  There are also have post-eof checks in the writeback
886          * preparation code so that we don't bother writing out pages that are
887          * about to be truncated.
888          *
889          * If we're being called as part of directio write completion, the dio
890          * count is still elevated, which reflink and truncate will wait for.
891          * Reflink remapping takes the iolock and mmaplock and waits for
892          * pending dio to finish, which should prevent any directio until the
893          * remap completes.  Multiple concurrent directio writes to the same
894          * region are handled by end_cow processing only occurring for the
895          * threads which succeed; the outcome of multiple overlapping direct
896          * writes is not well defined anyway.
897          *
898          * It's possible that a buffered write and a direct write could collide
899          * here (the buffered write stumbles in after the dio flushes and
900          * invalidates the page cache and immediately queues writeback), but we
901          * have never supported this 100%.  If either disk write succeeds the
902          * blocks will be remapped.
903          */
904         while (end_fsb > offset_fsb && !error)
905                 error = xfs_reflink_end_cow_extent(ip, &offset_fsb, end_fsb);
906
907         if (error)
908                 trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
909         return error;
910 }
911
912 /*
913  * Free all CoW staging blocks that are still referenced by the ondisk refcount
914  * metadata.  The ondisk metadata does not track which inode created the
915  * staging extent, so callers must ensure that there are no cached inodes with
916  * live CoW staging extents.
917  */
918 int
919 xfs_reflink_recover_cow(
920         struct xfs_mount        *mp)
921 {
922         struct xfs_perag        *pag;
923         xfs_agnumber_t          agno;
924         int                     error = 0;
925
926         if (!xfs_has_reflink(mp))
927                 return 0;
928
929         for_each_perag(mp, agno, pag) {
930                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, pag);
931                 if (error) {
932                         xfs_perag_put(pag);
933                         break;
934                 }
935         }
936
937         return error;
938 }
939
940 /*
941  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
942  *
943  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
944  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
945  *
946  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
947  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
948  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
949  *
950  * While the length of drange is greater than zero,
951  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
952  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
953  *      with zero length.
954  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
955  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
956  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
957  *      offset (drange start).
958  *    - If imap points to a real range of pblks,
959  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
960  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
961  *           (drange start + imap start - srange start)
962  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
963  *
964  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
965  * on-disk file sizes.
966  *
967  * ASCII Art Demonstration:
968  *
969  * Let's say we want to reflink this source file:
970  *
971  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
972  *   <-------------------->
973  *
974  * into this destination file:
975  *
976  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
977  *        <-------------------->
978  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
979  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
980  *
981  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
982  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
983  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
984  *
985  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
986  *   <------->
987  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
988  *        <------->
989  *
990  * Now remap the source extent into the destination file:
991  *
992  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
993  *   <------->
994  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
995  *        <------->
996  *
997  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
998  * unmap range don't affect our operation.
999  *
1000  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1001  *            <---->
1002  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
1003  *                 <---->
1004  *
1005  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
1006  * size of the destination file.
1007  *
1008  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1009  *                  <----->
1010  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
1011  *                       <----->
1012  *
1013  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
1014  */
1015
1016 /*
1017  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
1018  */
1019 STATIC int
1020 xfs_reflink_set_inode_flag(
1021         struct xfs_inode        *src,
1022         struct xfs_inode        *dest)
1023 {
1024         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1025         int                     error;
1026         struct xfs_trans        *tp;
1027
1028         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
1029                 return 0;
1030
1031         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1032         if (error)
1033                 goto out_error;
1034
1035         /* Lock both files against IO */
1036         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1037                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1038         else
1039                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1040
1041         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
1042                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
1043                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
1044                 src->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1045                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
1046                 xfs_ifork_init_cow(src);
1047         } else
1048                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1049
1050         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1051                 goto commit_flags;
1052
1053         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
1054                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
1055                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1056                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1057                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1058                 xfs_ifork_init_cow(dest);
1059         } else
1060                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1061
1062 commit_flags:
1063         error = xfs_trans_commit(tp);
1064         if (error)
1065                 goto out_error;
1066         return error;
1067
1068 out_error:
1069         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
1070         return error;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
1075  */
1076 int
1077 xfs_reflink_update_dest(
1078         struct xfs_inode        *dest,
1079         xfs_off_t               newlen,
1080         xfs_extlen_t            cowextsize,
1081         unsigned int            remap_flags)
1082 {
1083         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
1084         struct xfs_trans        *tp;
1085         int                     error;
1086
1087         if (newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
1088                 return 0;
1089
1090         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1091         if (error)
1092                 goto out_error;
1093
1094         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1095         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1096
1097         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
1098                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
1099                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
1100                 dest->i_disk_size = newlen;
1101         }
1102
1103         if (cowextsize) {
1104                 dest->i_cowextsize = cowextsize;
1105                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
1106         }
1107
1108         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1109
1110         error = xfs_trans_commit(tp);
1111         if (error)
1112                 goto out_error;
1113         return error;
1114
1115 out_error:
1116         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
1117         return error;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
1122  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
1123  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
1124  * btree reserves.
1125  */
1126 static int
1127 xfs_reflink_ag_has_free_space(
1128         struct xfs_mount        *mp,
1129         xfs_agnumber_t          agno)
1130 {
1131         struct xfs_perag        *pag;
1132         int                     error = 0;
1133
1134         if (!xfs_has_rmapbt(mp))
1135                 return 0;
1136
1137         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
1138         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
1139             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
1140                 error = -ENOSPC;
1141         xfs_perag_put(pag);
1142         return error;
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Remap the given extent into the file.  The dmap blockcount will be set to
1147  * the number of blocks that were actually remapped.
1148  */
1149 STATIC int
1150 xfs_reflink_remap_extent(
1151         struct xfs_inode        *ip,
1152         struct xfs_bmbt_irec    *dmap,
1153         xfs_off_t               new_isize)
1154 {
1155         struct xfs_bmbt_irec    smap;
1156         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1157         struct xfs_trans        *tp;
1158         xfs_off_t               newlen;
1159         int64_t                 qdelta = 0;
1160         unsigned int            resblks;
1161         bool                    quota_reserved = true;
1162         bool                    smap_real;
1163         bool                    dmap_written = xfs_bmap_is_written_extent(dmap);
1164         int                     iext_delta = 0;
1165         int                     nimaps;
1166         int                     error;
1167
1168         /*
1169          * Start a rolling transaction to switch the mappings.
1170          *
1171          * Adding a written extent to the extent map can cause a bmbt split,
1172          * and removing a mapped extent from the extent can cause a bmbt split.
1173          * The two operations cannot both cause a split since they operate on
1174          * the same index in the bmap btree, so we only need a reservation for
1175          * one bmbt split if either thing is happening.  However, we haven't
1176          * locked the inode yet, so we reserve assuming this is the case.
1177          *
1178          * The first allocation call tries to reserve enough space to handle
1179          * mapping dmap into a sparse part of the file plus the bmbt split.  We
1180          * haven't locked the inode or read the existing mapping yet, so we do
1181          * not know for sure that we need the space.  This should succeed most
1182          * of the time.
1183          *
1184          * If the first attempt fails, try again but reserving only enough
1185          * space to handle a bmbt split.  This is the hard minimum requirement,
1186          * and we revisit quota reservations later when we know more about what
1187          * we're remapping.
1188          */
1189         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
1190         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1191                         resblks + dmap->br_blockcount, 0, false, &tp);
1192         if (error == -EDQUOT || error == -ENOSPC) {
1193                 quota_reserved = false;
1194                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1195                                 resblks, 0, false, &tp);
1196         }
1197         if (error)
1198                 goto out;
1199
1200         /*
1201          * Read what's currently mapped in the destination file into smap.
1202          * If smap isn't a hole, we will have to remove it before we can add
1203          * dmap to the destination file.
1204          */
1205         nimaps = 1;
1206         error = xfs_bmapi_read(ip, dmap->br_startoff, dmap->br_blockcount,
1207                         &smap, &nimaps, 0);
1208         if (error)
1209                 goto out_cancel;
1210         ASSERT(nimaps == 1 && smap.br_startoff == dmap->br_startoff);
1211         smap_real = xfs_bmap_is_real_extent(&smap);
1212
1213         /*
1214          * We can only remap as many blocks as the smaller of the two extent
1215          * maps, because we can only remap one extent at a time.
1216          */
1217         dmap->br_blockcount = min(dmap->br_blockcount, smap.br_blockcount);
1218         ASSERT(dmap->br_blockcount == smap.br_blockcount);
1219
1220         trace_xfs_reflink_remap_extent_dest(ip, &smap);
1221
1222         /*
1223          * Two extents mapped to the same physical block must not have
1224          * different states; that's filesystem corruption.  Move on to the next
1225          * extent if they're both holes or both the same physical extent.
1226          */
1227         if (dmap->br_startblock == smap.br_startblock) {
1228                 if (dmap->br_state != smap.br_state)
1229                         error = -EFSCORRUPTED;
1230                 goto out_cancel;
1231         }
1232
1233         /* If both extents are unwritten, leave them alone. */
1234         if (dmap->br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN &&
1235             smap.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN)
1236                 goto out_cancel;
1237
1238         /* No reflinking if the AG of the dest mapping is low on space. */
1239         if (dmap_written) {
1240                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1241                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, dmap->br_startblock));
1242                 if (error)
1243                         goto out_cancel;
1244         }
1245
1246         /*
1247          * Increase quota reservation if we think the quota block counter for
1248          * this file could increase.
1249          *
1250          * If we are mapping a written extent into the file, we need to have
1251          * enough quota block count reservation to handle the blocks in that
1252          * extent.  We log only the delta to the quota block counts, so if the
1253          * extent we're unmapping also has blocks allocated to it, we don't
1254          * need a quota reservation for the extent itself.
1255          *
1256          * Note that if we're replacing a delalloc reservation with a written
1257          * extent, we have to take the full quota reservation because removing
1258          * the delalloc reservation gives the block count back to the quota
1259          * count.  This is suboptimal, but the VFS flushed the dest range
1260          * before we started.  That should have removed all the delalloc
1261          * reservations, but we code defensively.
1262          *
1263          * xfs_trans_alloc_inode above already tried to grab an even larger
1264          * quota reservation, and kicked off a blockgc scan if it couldn't.
1265          * If we can't get a potentially smaller quota reservation now, we're
1266          * done.
1267          */
1268         if (!quota_reserved && !smap_real && dmap_written) {
1269                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1270                                 dmap->br_blockcount, 0, false);
1271                 if (error)
1272                         goto out_cancel;
1273         }
1274
1275         if (smap_real)
1276                 ++iext_delta;
1277
1278         if (dmap_written)
1279                 ++iext_delta;
1280
1281         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK, iext_delta);
1282         if (error == -EFBIG)
1283                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip, iext_delta);
1284         if (error)
1285                 goto out_cancel;
1286
1287         if (smap_real) {
1288                 /*
1289                  * If the extent we're unmapping is backed by storage (written
1290                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
1291                  */
1292                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &smap);
1293                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &smap);
1294                 qdelta -= smap.br_blockcount;
1295         } else if (smap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1296                 int             done;
1297
1298                 /*
1299                  * If the extent we're unmapping is a delalloc reservation,
1300                  * we can use the regular bunmapi function to release the
1301                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
1302                  * of the quota reservation for us.
1303                  */
1304                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, smap.br_startoff,
1305                                 smap.br_blockcount, 0, 1, &done);
1306                 if (error)
1307                         goto out_cancel;
1308                 ASSERT(done);
1309         }
1310
1311         /*
1312          * If the extent we're sharing is backed by written storage, increase
1313          * its refcount and map it into the file.
1314          */
1315         if (dmap_written) {
1316                 xfs_refcount_increase_extent(tp, dmap);
1317                 xfs_bmap_map_extent(tp, ip, dmap);
1318                 qdelta += dmap->br_blockcount;
1319         }
1320
1321         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT, qdelta);
1322
1323         /* Update dest isize if needed. */
1324         newlen = XFS_FSB_TO_B(mp, dmap->br_startoff + dmap->br_blockcount);
1325         newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1326         if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1327                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1328                 i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1329                 ip->i_disk_size = newlen;
1330                 xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1331         }
1332
1333         /* Commit everything and unlock. */
1334         error = xfs_trans_commit(tp);
1335         goto out_unlock;
1336
1337 out_cancel:
1338         xfs_trans_cancel(tp);
1339 out_unlock:
1340         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1341 out:
1342         if (error)
1343                 trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1344         return error;
1345 }
1346
1347 /* Remap a range of one file to the other. */
1348 int
1349 xfs_reflink_remap_blocks(
1350         struct xfs_inode        *src,
1351         loff_t                  pos_in,
1352         struct xfs_inode        *dest,
1353         loff_t                  pos_out,
1354         loff_t                  remap_len,
1355         loff_t                  *remapped)
1356 {
1357         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1358         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1359         xfs_fileoff_t           srcoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1360         xfs_fileoff_t           destoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1361         xfs_filblks_t           len;
1362         xfs_filblks_t           remapped_len = 0;
1363         xfs_off_t               new_isize = pos_out + remap_len;
1364         int                     nimaps;
1365         int                     error = 0;
1366
1367         len = min_t(xfs_filblks_t, XFS_B_TO_FSB(mp, remap_len),
1368                         XFS_MAX_FILEOFF);
1369
1370         trace_xfs_reflink_remap_blocks(src, srcoff, len, dest, destoff);
1371
1372         while (len > 0) {
1373                 unsigned int    lock_mode;
1374
1375                 /* Read extent from the source file */
1376                 nimaps = 1;
1377                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1378                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1379                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1380                 if (error)
1381                         break;
1382                 /*
1383                  * The caller supposedly flushed all dirty pages in the source
1384                  * file range, which means that writeback should have allocated
1385                  * or deleted all delalloc reservations in that range.  If we
1386                  * find one, that's a good sign that something is seriously
1387                  * wrong here.
1388                  */
1389                 ASSERT(nimaps == 1 && imap.br_startoff == srcoff);
1390                 if (imap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1391                         ASSERT(imap.br_startblock != DELAYSTARTBLOCK);
1392                         error = -EFSCORRUPTED;
1393                         break;
1394                 }
1395
1396                 trace_xfs_reflink_remap_extent_src(src, &imap);
1397
1398                 /* Remap into the destination file at the given offset. */
1399                 imap.br_startoff = destoff;
1400                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, new_isize);
1401                 if (error)
1402                         break;
1403
1404                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1405                         error = -EINTR;
1406                         break;
1407                 }
1408
1409                 /* Advance drange/srange */
1410                 srcoff += imap.br_blockcount;
1411                 destoff += imap.br_blockcount;
1412                 len -= imap.br_blockcount;
1413                 remapped_len += imap.br_blockcount;
1414         }
1415
1416         if (error)
1417                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1418         *remapped = min_t(loff_t, remap_len,
1419                           XFS_FSB_TO_B(src->i_mount, remapped_len));
1420         return error;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1425  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1426  * and the destination file offset.
1427  */
1428 static int
1429 xfs_reflink_zero_posteof(
1430         struct xfs_inode        *ip,
1431         loff_t                  pos)
1432 {
1433         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1434
1435         if (pos <= isize)
1436                 return 0;
1437
1438         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1439         return xfs_zero_range(ip, isize, pos - isize, NULL);
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1444  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1445  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1446  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1447  *
1448  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1449  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1450  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1451  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1452  *
1453  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1454  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1455  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1456  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1457  * file EOF in the destination file.
1458  *
1459  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1460  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1461  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1462  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1463  * tradeoff for simplicity on implementation.
1464  *
1465  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1466  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1467  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1468  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1469  * -EINVAL in this case.
1470  */
1471 int
1472 xfs_reflink_remap_prep(
1473         struct file             *file_in,
1474         loff_t                  pos_in,
1475         struct file             *file_out,
1476         loff_t                  pos_out,
1477         loff_t                  *len,
1478         unsigned int            remap_flags)
1479 {
1480         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1481         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1482         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1483         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1484         int                     ret;
1485
1486         /* Lock both files against IO */
1487         ret = xfs_ilock2_io_mmap(src, dest);
1488         if (ret)
1489                 return ret;
1490
1491         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1492         ret = -EINVAL;
1493         /* Don't reflink realtime inodes */
1494         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1495                 goto out_unlock;
1496
1497         /* Don't share DAX file data with non-DAX file. */
1498         if (IS_DAX(inode_in) != IS_DAX(inode_out))
1499                 goto out_unlock;
1500
1501         if (!IS_DAX(inode_in))
1502                 ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1503                                 pos_out, len, remap_flags);
1504         else
1505                 ret = dax_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1506                                 pos_out, len, remap_flags, &xfs_read_iomap_ops);
1507         if (ret || *len == 0)
1508                 goto out_unlock;
1509
1510         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1511         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1512         if (ret)
1513                 goto out_unlock;
1514
1515         /*
1516          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1517          * file.
1518          */
1519         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1520         if (ret)
1521                 goto out_unlock;
1522
1523         /* Set flags and remap blocks. */
1524         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1525         if (ret)
1526                 goto out_unlock;
1527
1528         /*
1529          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1530          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1531          * from EOF to the end of the copy length.
1532          */
1533         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1534                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1535                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1536         } else {
1537                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1538         }
1539         if (ret)
1540                 goto out_unlock;
1541
1542         return 0;
1543 out_unlock:
1544         xfs_iunlock2_io_mmap(src, dest);
1545         return ret;
1546 }
1547
1548 /* Does this inode need the reflink flag? */
1549 int
1550 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1551         struct xfs_trans                *tp,
1552         struct xfs_inode                *ip,
1553         bool                            *has_shared)
1554 {
1555         struct xfs_bmbt_irec            got;
1556         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1557         struct xfs_ifork                *ifp;
1558         struct xfs_iext_cursor          icur;
1559         bool                            found;
1560         int                             error;
1561
1562         ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_DATA_FORK);
1563         error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1564         if (error)
1565                 return error;
1566
1567         *has_shared = false;
1568         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1569         while (found) {
1570                 struct xfs_perag        *pag;
1571                 xfs_agblock_t           agbno;
1572                 xfs_extlen_t            aglen;
1573                 xfs_agblock_t           rbno;
1574                 xfs_extlen_t            rlen;
1575
1576                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1577                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1578                         goto next;
1579
1580                 pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock));
1581                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1582                 aglen = got.br_blockcount;
1583                 error = xfs_reflink_find_shared(pag, tp, agbno, aglen,
1584                                 &rbno, &rlen, false);
1585                 xfs_perag_put(pag);
1586                 if (error)
1587                         return error;
1588
1589                 /* Is there still a shared block here? */
1590                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1591                         *has_shared = true;
1592                         return 0;
1593                 }
1594 next:
1595                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1596         }
1597
1598         return 0;
1599 }
1600
1601 /*
1602  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1603  *
1604  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1605  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1606  */
1607 int
1608 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1609         struct xfs_inode        *ip,
1610         struct xfs_trans        **tpp)
1611 {
1612         bool                    needs_flag;
1613         int                     error = 0;
1614
1615         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1616
1617         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1618         if (error || needs_flag)
1619                 return error;
1620
1621         /*
1622          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1623          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1624          */
1625         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, XFS_MAX_FILEOFF,
1626                         true);
1627         if (error)
1628                 return error;
1629
1630         /* Clear the inode flag. */
1631         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1632         ip->i_diflags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1633         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1634         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1635
1636         return error;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1641  * hasn't changed.
1642  */
1643 STATIC int
1644 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1645         struct xfs_inode        *ip)
1646 {
1647         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1648         struct xfs_trans        *tp;
1649         int                     error = 0;
1650
1651         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1652         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1653         if (error)
1654                 return error;
1655
1656         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1657         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1658
1659         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1660         if (error)
1661                 goto cancel;
1662
1663         error = xfs_trans_commit(tp);
1664         if (error)
1665                 goto out;
1666
1667         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1668         return 0;
1669 cancel:
1670         xfs_trans_cancel(tp);
1671 out:
1672         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1673         return error;
1674 }
1675
1676 /*
1677  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1678  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1679  */
1680 int
1681 xfs_reflink_unshare(
1682         struct xfs_inode        *ip,
1683         xfs_off_t               offset,
1684         xfs_off_t               len)
1685 {
1686         struct inode            *inode = VFS_I(ip);
1687         int                     error;
1688
1689         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1690                 return 0;
1691
1692         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1693
1694         inode_dio_wait(inode);
1695
1696         error = iomap_file_unshare(inode, offset, len,
1697                         &xfs_buffered_write_iomap_ops);
1698         if (error)
1699                 goto out;
1700
1701         error = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, offset,
1702                         offset + len - 1);
1703         if (error)
1704                 goto out;
1705
1706         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1707         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1708         if (error)
1709                 goto out;
1710         return 0;
1711
1712 out:
1713         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1714         return error;
1715 }