btrfs: ensure relocation never runs while we have send operations running

Relocation and send do not play well together because while send is
running a block group can be relocated, a transaction committed and
the respective disk extents get re-allocated and written to or discarded
while send is about to do something with the extents.

This was explained in commit 9e967495e0e0ae ("Btrfs: prevent send failures
and crashes due to concurrent relocation"), which prevented balance and
send from running in parallel but it did not address one remaining case
where chunk relocation can happen: shrinking a device (and device deletion
which shrinks a device's size to 0 before deleting the device).

We also have now one more case where relocation is triggered: on zoned
filesystems partially used block groups get relocated by a background
thread, introduced in commit 18bb8bbf13c183 ("btrfs: zoned: automatically
reclaim zones").

So make sure that instead of preventing balance from running when there
are ongoing send operations, we prevent relocation from happening.
This uses the infrastructure recently added by a patch that has the
subject: "btrfs: add cancellable chunk relocation support".

Also it adds a spinlock used exclusively for the exclusivity between
send and relocation, as before fs_info->balance_mutex was used, which
would make an attempt to run send to block waiting for balance to
finish, which can take a lot of time on large filesystems.

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: shorten integrity checker extent data mount option

Subjectively, CHECK_INTEGRITY_INCLUDING_EXTENT_DATA is quite long and
calling it CHECK_INTEGRITY_DATA still keeps the meaning and matches the
mount option name.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: switch mount option bits to enums and use wider type

Switch defines of BTRFS_MOUNT_* to an enum (the symbolic names are
recorded in the debugging information for convenience).

There are two more things done but separating them would not make much
sense as it's touching the same lines:

- Renumber shifts 18..31 to 17..30 to get rid of the hole in the
  sequence.

- Use 1UL as the value that gets shifted because we're approaching the
  32bit limit and due to integer promotions the value of (1 << 31)
  becomes 0xffffffff80000000 when cast to unsigned long (eg. the option
  manipulating helpers).

  This is not causing any problems yet as the operations are in-memory
  and masking the 31st bit works, we don't have more than 31 bits so the
  ill effects of not masking higher bits don't happen. But once we have
  more, the problems will emerge.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: props: change how empty value is interpreted

Based on user feedback and actual problems with compression property,
there's no support to unset any compression options, or to force no
compression flag.

Note: This has changed recently in e2fsprogs 1.46.2, 'chattr +m'
(setting NOCOMPRESS).

In btrfs properties, the empty value should really mean reset to
defaults, for all properties in general. Right now there's only the
compression one, so this change should not cause too many problems.

Old behaviour:

  $ lsattr file
  ---------------------- file
  # the NOCOMPRESS bit is set
  $ btrfs prop set file compression ''
  $ lsattr file
  ---------------------m file

This is equivalent to 'btrfs prop set file compression no' in current
btrfs-progs as the 'no' or 'none' values are translated to an empty
string.

This is where the new behaviour is different: empty string drops the
compression flag (-c) and nocompress (-m):

  $ lsattr file
  ---------------------- file
  # No change
  $ btrfs prop set file compression ''
  $ lsattr file
  ---------------------- file
  $ btrfs prop set file compression lzo
  $ lsattr file
  --------c------------- file
  $ btrfs prop get file compression
  compression=lzo
  $ btrfs prop set file compression ''
  # Reset to the initial state
  $ lsattr file
  ---------------------- file
  # Set NOCOMPRESS bit
  $ btrfs prop set file compression no
  $ lsattr file
  ---------------------m file

This obviously brings problems with backward compatibility, so this
patch should not be backported without making sure the updated
btrfs-progs are also used and that scripts have been updated to use the
new semantics.

Summary:

- old kernel:
  no, none, "" - set NOCOMPRESS bit
- new kernel:
  no, none - set NOCOMPRESS bit
  "" - drop all compression flags, ie. COMPRESS and NOCOMPRESS

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: compression: don't try to compress if we don't have enough pages

The early check if we should attempt compression does not take into
account the number of input pages. It can happen that there's only one
page, eg. a tail page after some ranges of the BTRFS_MAX_UNCOMPRESSED
have been processed, or an isolated page that won't be converted to an
inline extent.

The single page would be compressed but a later check would drop it
again because the result size must be at least one block shorter than
the input. That can never work with just one page.

CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix unbalanced unlock in qgroup_account_snapshot()

qgroup_account_snapshot() is trying to unlock the not taken
tree_log_mutex in a error path. Since ret != 0 in this case, we can
just return from here.

Fixes: 2a4d84c11a87 ("btrfs: move delayed ref flushing for qgroup into qgroup helper")
CC: stable@vger.kernel.org # 5.12+
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Naohiro Aota <naohiro.aota@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: sysfs: export dev stats in devinfo directory

The device stats can be read by ioctl, wrapped by command 'btrfs device
stats'. Provide another source where to read the information in
/sys/fs/btrfs/FSID/devinfo/DEVID/error_stats . The format is a list of
'key value' pairs one per line, which is common in other stat files.
The names are the same as used in other device stat outputs.

The stats are all in one file as it's the snapshot of all available
stats. The 'one value per file' format is not very suitable here. The
stats should be valid right after the stats item is read from disk,
shortly after initializing the device.

In case the stats are not yet valid, print just 'invalid' as the file
contents.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix typos in comments

Fix typos that have snuck in since the last round. Found by codespell.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove a stale comment for btrfs_decompress_bio()

Since commit 8140dc30a432 ("btrfs: btrfs_decompress_bio() could accept
compressed_bio instead"), btrfs_decompress_bio() accepts
"struct compressed_bio" other than open-coded parameter list.

Thus the comments for the parameter list is no longer needed.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: send: use list_move_tail instead of list_del/list_add_tail

Use list_move_tail() instead of list_del() + list_add_tail() as it's
doing the same thing and allows further cleanups.  Open code
name_cache_used() as there is only one user.

Reported-by: Hulk Robot <hulkci@huawei.com>
Signed-off-by: Baokun Li <libaokun1@huawei.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: disable build on platforms having page size 256K

With a config having PAGE_SIZE set to 256K, BTRFS build fails
with the following message

  include/linux/compiler_types.h:326:38: error: call to
  '__compiletime_assert_791' declared with attribute error:
  BUILD_BUG_ON failed: (BTRFS_MAX_COMPRESSED % PAGE_SIZE) != 0

BTRFS_MAX_COMPRESSED being 128K, BTRFS cannot support platforms with
256K pages at the time being.

There are two platforms that can select 256K pages:
 - hexagon
 - powerpc

Disable BTRFS when 256K page size is selected. Supporting this would
require changes to the subpage mode that's currently being developed.
Given that 256K is many times larger than page sizes commonly used and
for what the algorithms and structures have been tuned, it's out of
scope and disabling build is a reasonable option.

Reported-by: kernel test robot <lkp@intel.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@csgroup.eu>
[ update changelog ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: send: fix invalid path for unlink operations after parent orphanization

During an incremental send operation, when processing the new references
for the current inode, we might send an unlink operation for another inode
that has a conflicting path and has more than one hard link. However this
path was computed and cached before we processed previous new references
for the current inode. We may have orphanized a directory of that path
while processing a previous new reference, in which case the path will
be invalid and cause the receiver process to fail.

The following reproducer triggers the problem and explains how/why it
happens in its comments:

  $ cat test-send-unlink.sh
  #!/bin/bash

  DEV=/dev/sdi
  MNT=/mnt/sdi

  mkfs.btrfs -f $DEV >/dev/null
  mount $DEV $MNT

  # Create our test files and directory. Inode 259 (file3) has two hard
  # links.
  touch $MNT/file1
  touch $MNT/file2
  touch $MNT/file3

  mkdir $MNT/A
  ln $MNT/file3 $MNT/A/hard_link

  # Filesystem looks like:
  #
  # .                                     (ino 256)
  # |----- file1                          (ino 257)
  # |----- file2                          (ino 258)
  # |----- file3                          (ino 259)
  # |----- A/                             (ino 260)
  #        |---- hard_link                (ino 259)
  #

  # Now create the base snapshot, which is going to be the parent snapshot
  # for a later incremental send.
  btrfs subvolume snapshot -r $MNT $MNT/snap1
  btrfs send -f /tmp/snap1.send $MNT/snap1

  # Move inode 257 into directory inode 260. This results in computing the
  # path for inode 260 as "/A" and caching it.
  mv $MNT/file1 $MNT/A/file1

  # Move inode 258 (file2) into directory inode 260, with a name of
  # "hard_link", moving first inode 259 away since it currently has that
  # location and name.
  mv $MNT/A/hard_link $MNT/tmp
  mv $MNT/file2 $MNT/A/hard_link

  # Now rename inode 260 to something else (B for example) and then create
  # a hard link for inode 258 that has the old name and location of inode
  # 260 ("/A").
  mv $MNT/A $MNT/B
  ln $MNT/B/hard_link $MNT/A

  # Filesystem now looks like:
  #
  # .                                     (ino 256)
  # |----- tmp                            (ino 259)
  # |----- file3                          (ino 259)
  # |----- B/                             (ino 260)
  # |      |---- file1                    (ino 257)
  # |      |---- hard_link                (ino 258)
  # |
  # |----- A                              (ino 258)

  # Create another snapshot of our subvolume and use it for an incremental
  # send.
  btrfs subvolume snapshot -r $MNT $MNT/snap2
  btrfs send -f /tmp/snap2.send -p $MNT/snap1 $MNT/snap2

  # Now unmount the filesystem, create a new one, mount it and try to
  # apply both send streams to recreate both snapshots.
  umount $DEV

  mkfs.btrfs -f $DEV >/dev/null

  mount $DEV $MNT

  # First add the first snapshot to the new filesystem by applying the
  # first send stream.
  btrfs receive -f /tmp/snap1.send $MNT

  # The incremental receive operation below used to fail with the
  # following error:
  #
  #    ERROR: unlink A/hard_link failed: No such file or directory
  #
  # This is because when send is processing inode 257, it generates the
  # path for inode 260 as "/A", since that inode is its parent in the send
  # snapshot, and caches that path.
  #
  # Later when processing inode 258, it first processes its new reference
  # that has the path of "/A", which results in orphanizing inode 260
  # because there is a a path collision. This results in issuing a rename
  # operation from "/A" to "/o260-6-0".
  #
  # Finally when processing the new reference "B/hard_link" for inode 258,
  # it notices that it collides with inode 259 (not yet processed, because
  # it has a higher inode number), since that inode has the name
  # "hard_link" under the directory inode 260. It also checks that inode
  # 259 has two hardlinks, so it decides to issue a unlink operation for
  # the name "hard_link" for inode 259. However the path passed to the
  # unlink operation is "/A/hard_link", which is incorrect since currently
  # "/A" does not exists, due to the orphanization of inode 260 mentioned
  # before. The path is incorrect because it was computed and cached
  # before the orphanization. This results in the receiver to fail with
  # the above error.
  btrfs receive -f /tmp/snap2.send $MNT

  umount $MNT

When running the test, it fails like this:

  $ ./test-send-unlink.sh
  Create a readonly snapshot of '/mnt/sdi' in '/mnt/sdi/snap1'
  At subvol /mnt/sdi/snap1
  Create a readonly snapshot of '/mnt/sdi' in '/mnt/sdi/snap2'
  At subvol /mnt/sdi/snap2
  At subvol snap1
  At snapshot snap2
  ERROR: unlink A/hard_link failed: No such file or directory

Fix this by recomputing a path before issuing an unlink operation when
processing the new references for the current inode if we previously
have orphanized a directory.

A test case for fstests will follow soon.

CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: inline wait_current_trans_commit_start in its caller

Function wait_current_trans_commit_start is now fairly trivial so it can
be inlined in its only caller.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: sink wait_for_unblock parameter to async commit

There's only one caller left btrfs_ioctl_start_sync that passes 0, so we
can remove the switch in btrfs_commit_transaction_async.

A cleanup 9babda9f33fd ("btrfs: Remove async_transid from
btrfs_mksubvol/create_subvol/create_snapshot") removed calls that passed
1, so this is a followup.

As this removes last call of wait_current_trans_commit_start_and_unblock,
remove the function as well.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove total_data_size variable in btrfs_batch_insert_items()

clang warns:

  fs/btrfs/delayed-inode.c:684:6: warning: variable 'total_data_size' set
  but not used [-Wunused-but-set-variable]
  int total_data_size = 0, total_size = 0;
      ^
  1 warning generated.

This variable's value has been unused since commit fc0d82e103c7 ("btrfs:
sink total_data parameter in setup_items_for_insert"). Eliminate it.

Link: https://github.com/ClangBuiltLinux/linux/issues/1391
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Nathan Chancellor <nathan@kernel.org>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: eliminate insert label in add_falloc_range

By way of inverting the list_empty conditional the insert label can be
eliminated, making the function's flow entirely linear.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: subpage: fix a rare race between metadata endio and eb freeing

[BUG]
There is a very rare ASSERT() triggering during full fstests run for
subpage rw support.

No other reproducer so far.

The ASSERT() gets triggered for metadata read in
btrfs_page_set_uptodate() inside end_page_read().

[CAUSE]
There is still a small race window for metadata only, the race could
happen like this:

                T1                  |              T2
------------------------------------+-----------------------------
end_bio_extent_readpage()           |
|- btrfs_validate_metadata_buffer() |
|  |- free_extent_buffer()          |
|     Still have 2 refs             |
|- end_page_read()                  |
   |- if (unlikely(PagePrivate())   |
   |  The page still has Private    |
   |                                | free_extent_buffer()
   |                                | |  Only one ref 1, will be
   |                                | |  released
   |                                | |- detach_extent_buffer_page()
   |                                |    |- btrfs_detach_subpage()
   |- btrfs_set_page_uptodate()     |
      The page no longer has Private|
      >>> ASSERT() triggered <<<    |

This race window is super small, thus pretty hard to hit, even with so
many runs of fstests.

But the race window is still there, we have to go another way to solve
it other than relying on random PagePrivate() check.

Data path is not affected, as it will lock the page before reading,
while unlocking the page after the last read has finished, thus no race
window.

[FIX]
This patch will fix the bug by repurposing btrfs_subpage::readers.

Now btrfs_subpage::readers will be a member shared by both metadata and
data.

For metadata path, we don't do the page unlock as metadata only relies
on extent locking.

At the same time, teach page_range_has_eb() to take
btrfs_subpage::readers into consideration.

So that even if the last eb of a page gets freed, page::private won't be
detached as long as there still are pending end_page_read() calls.

By this we eliminate the race window, this will slight increase the
metadata memory usage, as the page may not be released as frequently as
usual.  But it should not be a big deal.

The code got introduced in ("btrfs: submit read time repair only for
each corrupted sector"), but the fix is in a separate patch to keep the
problem description and the crash is rare so it should not hurt
bisectability.

Signed-off-by: Qu Wegruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't clear page extent mapped if we're not invalidating the full page

[BUG]
With current btrfs subpage rw support, the following script can lead to
fs hang:

  $ mkfs.btrfs -f -s 4k $dev
  $ mount $dev -o nospace_cache $mnt
  $ fsstress -w -n 100 -p 1 -s 1608140256 -v -d $mnt

The fs will hang at btrfs_start_ordered_extent().

[CAUSE]
In above test case, btrfs_invalidate() will be called with the following
parameters:

  offset = 0 length = 53248 page dirty = 1 subpage dirty bitmap = 0x2000

Since @offset is 0, btrfs_invalidate() will try to invalidate the full
page, and finally call clear_page_extent_mapped() which will detach
subpage structure from the page.

And since the page no longer has subpage structure, the subpage dirty
bitmap will be cleared, preventing the dirty range from being written
back, thus no way to wake up the ordered extent.

[FIX]
Just follow other filesystems, only to invalidate the page if the range
covers the full page.

There are cases like truncate_setsize() which can call
btrfs_invalidatepage() with offset == 0 and length != 0 for the last
page of an inode.

Although the old code will still try to invalidate the full page, we are
still safe to just wait for ordered extent to finish.
So it shouldn't cause extra problems.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix the filemap_range_has_page() call in btrfs_punch_hole_lock_range()

[BUG]
With current subpage RW support, the following script can hang the fs
with 64K page size.

 # mkfs.btrfs -f -s 4k $dev
 # mount $dev -o nospace_cache $mnt
 # fsstress -w -n 50 -p 1 -s 1607749395 -d $mnt

The kernel will do an infinite loop in btrfs_punch_hole_lock_range().

[CAUSE]
In btrfs_punch_hole_lock_range() we:

- Truncate page cache range
- Lock extent io tree
- Wait any ordered extents in the range.

We exit the loop until we meet all the following conditions:

- No ordered extent in the lock range
- No page is in the lock range

The latter condition has a pitfall, it only works for sector size ==
PAGE_SIZE case.

While can't handle the following subpage case:

  0       32K     64K     96K     128K
  |       |///////||//////|       ||

lockstart=32K
lockend=96K - 1

In this case, although the range crosses 2 pages,
truncate_pagecache_range() will invalidate no page at all, but only zero
the [32K, 96K) range of the two pages.

Thus filemap_range_has_page(32K, 96K-1) will always return true, thus we
will never meet the loop exit condition.

[FIX]
Fix the problem by doing page alignment for the lock range.

Function filemap_range_has_page() has already handled lend < lstart
case, we only need to round up @lockstart, and round_down @lockend for
truncate_pagecache_range().

This modification should not change any thing for sector size ==
PAGE_SIZE case, as in that case our range is already page aligned.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: reflink: make copy_inline_to_page() to be subpage compatible

The modifications are:

- Page copy destination
  For subpage case, one page can contain multiple sectors, thus we can
  no longer expect the memcpy_to_page()/btrfs_decompress() to copy
  data into page offset 0.
  The correct offset is offset_in_page(file_offset) now, which should
  handle both regular sectorsize and subpage cases well.

- Page status update
  Now we need to use subpage helper to handle the page status update.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make btrfs_page_mkwrite() to be subpage compatible

Only set_page_dirty() and SetPageUptodate() is not subpage compatible.
Convert them to subpage helpers, so that __extent_writepage_io() can
submit page content correctly.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make btrfs_truncate_block() to be subpage compatible

btrfs_truncate_block() itself is already mostly subpage compatible, the
only missing part is the page dirtying code.

Currently if we have a sector that needs to be truncated, we set the
sector aligned range delalloc, then set the full page dirty.

The problem is, current subpage code requires subpage dirty bit to be
set, or __extent_writepage_io() won't submit bio, thus leads to ordered
extent never to finish.

So this patch will make btrfs_truncate_block() to call
btrfs_page_set_dirty() helper to replace set_page_dirty() to fix the
problem.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make __extent_writepage_io() only submit dirty range for subpage

__extent_writepage_io() function originally just iterates through all
the extent maps of a page, and submits any regular extents.

This is fine for sectorsize == PAGE_SIZE case, as if a page is dirty, we
need to submit the only sector contained in the page.

But for subpage case, one dirty page can contain several clean sectors
with at least one dirty sector.

If __extent_writepage_io() still submit all regular extent maps, it can
submit data which is already written to disk.
And since such already written data won't have corresponding ordered
extents, it will trigger a BUG_ON() in btrfs_csum_one_bio().

Change the behavior of __extent_writepage_io() by finding the first
dirty byte in the page, and only submit the dirty range other than the
full extent.

Since we're also here, also modify the following calls to be subpage
compatible:

- SetPageError()
- end_page_writeback()

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make btrfs_set_range_writeback() subpage compatible

Function btrfs_set_range_writeback() currently just sets the page
writeback unconditionally.

Change it to call the subpage helper so that we can handle both cases
well.

Since the subpage helpers needs btrfs_fs_info, also change the parameter
to accept btrfs_inode.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: prevent extent_clear_unlock_delalloc() to unlock page not locked by __process_pages_contig()

In cow_file_range(), after we have succeeded creating an inline extent,
we unlock the page with extent_clear_unlock_delalloc() by passing
locked_page == NULL.

For sectorsize == PAGE_SIZE case, this is just making the page lock and
unlock harder to grab.

But for incoming subpage case, it can be a big problem.

For incoming subpage case, page locking have two entry points:

- __process_pages_contig()
  In that case, we know exactly the range we want to lock (which only
  requires sector alignment).
  To handle the subpage requirement, we introduce btrfs_subpage::writers
  to page::private, and will update it in __process_pages_contig().

- Other directly lock/unlock_page() call sites
  Those won't touch btrfs_subpage::writers at all.

This means, page locked by __process_pages_contig() can only be unlocked
by __process_pages_contig().
Thankfully we already have the existing infrastructure in the form of
@locked_page in various call sites.

Unfortunately, extent_clear_unlock_delalloc() in cow_file_range() after
creating an inline extent is the exception.
It intentionally call extent_clear_unlock_delalloc() with locked_page ==
NULL, to also unlock current page (and clear its dirty/writeback bits).

To co-operate with incoming subpage modifications, and make the page
lock/unlock pair easier to understand, this patch will still call
extent_clear_unlock_delalloc() with locked_page, and only unlock the
page in __extent_writepage().

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: update locked page dirty/writeback/error bits in __process_pages_contig

When __process_pages_contig() gets called for
extent_clear_unlock_delalloc(), if we hit the locked page, only Private2
bit is updated, but dirty/writeback/error bits are all skipped.

There are several call sites that call extent_clear_unlock_delalloc()
with locked_page and PAGE_CLEAR_DIRTY/PAGE_SET_WRITEBACK/PAGE_END_WRITEBACK

- cow_file_range()
- run_delalloc_nocow()
- cow_file_range_async()
  All for their error handling branches.

For those call sites, since we skip the locked page for
dirty/error/writeback bit update, the locked page will still have its
subpage dirty bit remaining.

Normally it's the call sites which locked the page to handle the locked
page, but it won't hurt if we also do the update.

Especially there are already other call sites doing the same thing by
manually passing NULL as locked_page.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make page Ordered bit to be subpage compatible

This involves the following modification:

- Ordered extent creation
  This is done in process_one_page(), now PAGE_SET_ORDERED will call
  subpage helper to do the work.

- endio functions
  This is done in btrfs_mark_ordered_io_finished().

- btrfs_invalidatepage()

- btrfs_cleanup_ordered_extents()
  Use the subpage page helper, and add an extra branch to exit if the
  locked page have covered the full range.

Now the usage of page Ordered flag for ordered extent accounting is fully
subpage compatible.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: introduce helpers for subpage ordered status

This patch introduces the following functions to handle btrfs subpage
ordered (Private2) status:

- btrfs_subpage_set_ordered()
- btrfs_subpage_clear_ordered()
- btrfs_subpage_test_ordered()
  These helpers can only be called when the range is ensured to be
  inside the page.

- btrfs_page_set_ordered()
- btrfs_page_clear_ordered()
- btrfs_page_test_ordered()
  These helpers can handle both regular sector size and subpage without
  problem.

These functions are here to coordinate btrfs_invalidatepage() with
btrfs_writepage_endio_finish_ordered(), to make sure only one of those
functions can finish the ordered extent.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make process_one_page() to handle subpage locking

Introduce a new data inodes specific subpage member, writers, to record
how many sectors are under page lock for delalloc writing.

This member acts pretty much the same as readers, except it's only for
delalloc writes.

This is important for delalloc code to trace which page can really be
freed, as we have cases like run_delalloc_nocow() where we may exit
processing nocow range inside a page, but need to exit to do cow half
way.
In that case, we need a way to determine if we can really unlock a full
page.

With the new btrfs_subpage::writers, there is a new requirement:
- Page locked by process_one_page() must be unlocked by
  process_one_page()
  There are still tons of call sites manually lock and unlock a page,
  without updating btrfs_subpage::writers.
  So if we lock a page through process_one_page() then it must be
  unlocked by process_one_page() to keep btrfs_subpage::writers
  consistent.

  This will be handled in next patch.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make end_bio_extent_writepage() to be subpage compatible

Now in end_bio_extent_writepage(), the only subpage incompatible code is
the end_page_writeback().

Just call the subpage helpers.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make __process_pages_contig() to handle subpage dirty/error/writeback status

For __process_pages_contig() and process_one_page(), to handle subpage
we only need to pass bytenr in and call subpage helpers to handle
dirty/error/writeback status.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make btrfs_dirty_pages() to be subpage compatible

Since the extent io tree operations in btrfs_dirty_pages() are already
subpage compatible, we only need to make the page status update to use
subpage helpers.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: only require sector size alignment for end_bio_extent_writepage()

Just like read page, for subpage support we only require sector size
alignment.

So change the error message condition to only require sector alignment.

This should not affect existing code, as for regular sectorsize ==
PAGE_SIZE case, we are still requiring page alignment.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: provide btrfs_page_clamp_*() helpers

In the coming subpage RW supports, there are a lot of page status update
calls which need to be converted to subpage compatible version, which
needs @start and @len.

Some call sites already have such @start/@len and are already in
page range, like various endio functions.

But there are also call sites which need to clamp the range for subpage
case, like btrfs_dirty_pagse() and __process_contig_pages().

Here we introduce new helpers, btrfs_page_clamp_*(), to do and only do the
clamp for subpage version.

Although in theory all existing btrfs_page_*() calls can be converted to
use btrfs_page_clamp_*() directly, but that would make us to do
unnecessary clamp operations.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: refactor page status update into process_one_page()

In __process_pages_contig() we update page status according to page_ops.

That update process is a bunch of 'if' branches, which lie inside
two loops, this makes it pretty hard to expand for later subpage
operations.

So this patch will extract these operations into its own function,
process_one_pages().

Also since we're refactoring __process_pages_contig(), also move the new
helper and __process_pages_contig() before the first caller of them, to
remove the forward declaration.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: pass bytenr directly to __process_pages_contig()

As a preparation for incoming subpage support, we need bytenr passed to
__process_pages_contig() directly, not the current page index.

So change the parameter and all callers to pass bytenr in.

With the modification, here we need to replace the old @index_ret with
@processed_end for __process_pages_contig(), but this brings a small
problem.

Normally we follow the inclusive return value, meaning @processed_end
should be the last byte we processed.

If parameter @start is 0, and we failed to lock any page, then we would
return @processed_end as -1, causing more problems for
__unlock_for_delalloc().

So here for @processed_end, we use two different return value patterns.
If we have locked any page, @processed_end will be the last byte of
locked page.
Or it will be @start otherwise.

This change will impact lock_delalloc_pages(), so it needs to check
@processed_end to only unlock the range if we have locked any.

Tested-by: Ritesh Harjani <riteshh@linux.ibm.com> # [ppc64]
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com> # [aarch64]
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix hang when run_delalloc_range() failed

[BUG]
When running subpage preparation patches on x86, btrfs/125 will hang
forever with one ordered extent never finished.

[CAUSE]
The test case btrfs/125 itself will always fail as the fix is never merged.

When the test fails at balance, btrfs needs to cleanup the ordered
extent in btrfs_cleanup_ordered_extents() for data reloc inode.

The problem is in the sequence how we cleanup the page Order bit.

Currently it works like:

  btrfs_cleanup_ordered_extents()
  |- find_get_page();
  |- btrfs_page_clear_ordered(page);
  |  Now the page doesn't have Ordered bit anymore.
  |  !!! This also includes the first (locked) page !!!
  |
  |- offset += PAGE_SIZE
  |  This is to skip the first page
  |- __endio_write_update_ordered()
     |- btrfs_mark_ordered_io_finished(NULL)
        Except the first page, all ordered extents are finished.

Then the locked page is cleaned up in __extent_writepage():

  __extent_writepage()
  |- If (PageError(page))
  |- end_extent_writepage()
     |- btrfs_mark_ordered_io_finished(page)
        |- if (btrfs_test_page_ordered(page))
        |-  !!! The page gets skipped !!!
            The ordered extent is not decreased as the page doesn't
            have ordered bit anymore.

This leaves the ordered extent with bytes_left == sectorsize, thus never
finish.

[FIX]
The fix is to ensure we never clear page Ordered bit without running the
ordered extent accounting.

Here we choose to skip the locked page in
btrfs_cleanup_ordered_extents() so that later end_extent_writepage() can
properly finish the ordered extent.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: rename PagePrivate2 to PageOrdered inside btrfs

Inside btrfs we use Private2 page status to indicate we have an ordered
extent with pending IO for the sector.

But the page status name, Private2, tells us nothing about the bit
itself, so this patch will rename it to Ordered.
And with extra comment about the bit added, so reader who is still
uncertain about the page Ordered status, will find the comment pretty
easily.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: refactor btrfs_invalidatepage() for subpage support

This patch will refactor btrfs_invalidatepage() for the incoming subpage
support.

The involved modifications are:

- Use while() loop instead of "goto again;"
- Use single variable to determine whether to delete extent states
  Each branch will also have comments why we can or cannot delete the
  extent states
- Do qgroup free and extent states deletion per-loop
  Current code can only work for PAGE_SIZE == sectorsize case.

This refactor also makes it clear what we do for different sectors:

- Sectors without ordered extent
  We're completely safe to remove all extent states for the sector(s)

- Sectors with ordered extent, but no Private2 bit
  This means the endio has already been executed, we can't remove all
  extent states for the sector(s).

- Sectors with ordere extent, still has Private2 bit
  This means we need to decrease the ordered extent accounting.
  And then it comes to two different variants:

  * We have finished and removed the ordered extent
    Then it's the same as "sectors without ordered extent"
  * We didn't finished the ordered extent
    We can remove some extent states, but not all.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: introduce btrfs_lookup_first_ordered_range()

Although we already have btrfs_lookup_first_ordered_extent() and
btrfs_lookup_ordered_extent(), they all have their own limitations:

- btrfs_lookup_ordered_extent() can't do extra range check

  It's only designed to lookup any ordered extent before certain bytenr.

- btrfs_lookup_first_ordered_extent() may not return the first ordered
  extent in the range

  It doesn't ensure the first ordered extent is returned.
  The existing callers are only interested in exhausting all ordered
  extents in a range, the order is not important.

For incoming btrfs_invalidatepage() refactoring, we need a way to
properly iterate all ordered extents in their bytenr order of a range.

So this patch will introduce a new function,
btrfs_lookup_first_ordered_range(), to do ordered extent with bytenr
order awareness and extra range check.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: update comments in btrfs_invalidatepage()

The existing comments in btrfs_invalidatepage() don't really get to the
point, especially for what Private2 is really representing and how the
race avoidance is done.

The truth is, there are only three entrances to do ordered extent
accounting:

- btrfs_writepage_endio_finish_ordered()
- __endio_write_update_ordered()
  Those two entrance are just endio functions for dio and buffered
  write.

- btrfs_invalidatepage()

But there is a pitfall, in endio functions there is no check on whether
the ordered extent is already accounted.
They just blindly clear the Private2 bit and do the accounting.

So it's all btrfs_invalidatepage()'s responsibility to make sure we
won't do double account for the same sector.

That's why in btrfs_invalidatepage() we have to wait for page writeback,
this will ensure all submitted bios have finished, thus their endio
functions have finished the accounting on the ordered extent.

Then we also check page Private2 to ensure that, we only run ordered
extent accounting on pages who has no bio submitted.

This patch will rework related comments to make it more clear on the
race and how we use wait_on_page_writeback() and Private2 to prevent
double accounting on ordered extent.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: refactor how we finish ordered extent io for endio functions

Btrfs has two endio functions to mark certain io range finished for
ordered extents:

- __endio_write_update_ordered()
  This is for direct IO

- btrfs_writepage_endio_finish_ordered()
  This for buffered IO.

However they go different routines to handle ordered extent io:

- Whether to iterate through all ordered extents
  __endio_write_update_ordered() will but
  btrfs_writepage_endio_finish_ordered() will not.

  In fact, iterating through all ordered extents will benefit later
  subpage support, while for current PAGE_SIZE == sectorsize requirement
  this behavior makes no difference.

- Whether to update page Private2 flag
  __endio_write_update_ordered() will not update page Private2 flag as
  for iomap direct IO, the page can not be even mapped.
  While btrfs_writepage_endio_finish_ordered() will clear Private2 to
  prevent double accounting against btrfs_invalidatepage().

Those differences are pretty subtle, and the ordered extent iterations
code in callers makes code much harder to read.

So this patch will introduce a new function,
btrfs_mark_ordered_io_finished(), to do the heavy lifting:

- Iterate through all ordered extents in the range
- Do the ordered extent accounting
- Queue the work for finished ordered extent

This function has two new feature:

- Proper underflow detection and recovery
  The old underflow detection will only detect the problem, then
  continue.
  No proper info like root/inode/ordered extent info, nor noisy enough
  to be caught by fstests.

  Furthermore when underflow happens, the ordered extent will never
  finish.

  New error detection will reset the bytes_left to 0, do proper
  kernel warning, and output extra info including root, ino, ordered
  extent range, the underflow value.

- Prevent double accounting based on Private2 flag
  Now if we find a range without Private2 flag, we will skip to next
  range.
  As that means someone else has already finished the accounting of
  ordered extent.

  This makes no difference for current code, but will be a critical part
  for incoming subpage support, as we can call
  btrfs_mark_ordered_io_finished() for multiple sectors if they are
  beyond inode size.
  Thus such double accounting prevention is a key feature for subpage.

Now both endio functions only need to call that new function.

And since the only caller of btrfs_dec_test_first_ordered_pending() is
removed, also remove btrfs_dec_test_first_ordered_pending() completely.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make Private2 lifespan more consistent

Currently we use page Private2 bit to indicate that we have ordered
extent for the page range.

But the lifespan of it is not consistent, during regular writeback path,
there are two locations to clear the same PagePrivate2:

    T ----- Page marked Dirty
    |
    + ----- Page marked Private2, through btrfs_run_dealloc_range()
    |
    + ----- Page cleared Private2, through btrfs_writepage_cow_fixup()
    |       in __extent_writepage_io()
    |       ^^^ Private2 cleared for the first time
    |
    + ----- Page marked Writeback, through btrfs_set_range_writeback()
    |       in __extent_writepage_io().
    |
    + ----- Page cleared Private2, through
    |       btrfs_writepage_endio_finish_ordered()
    |       ^^^ Private2 cleared for the second time.
    |
    + ----- Page cleared Writeback, through
            btrfs_writepage_endio_finish_ordered()

Currently PagePrivate2 is mostly to prevent ordered extent accounting
being executed for both endio and invalidatepage.
Thus only the one who cleared page Private2 is responsible for ordered
extent accounting.

But the fact is, in btrfs_writepage_endio_finish_ordered(), page
Private2 is cleared and ordered extent accounting is executed
unconditionally.

The race prevention only happens through btrfs_invalidatepage(), where
we wait for the page writeback first, before checking the Private2 bit.

This means, Private2 is also protected by Writeback bit, and there is no
need for btrfs_writepage_cow_fixup() to clear Priavte2.

This patch will change btrfs_writepage_cow_fixup() to just check
PagePrivate2, not to clear it.
The clearing will happen in either btrfs_invalidatepage() or
btrfs_writepage_endio_finish_ordered().

This makes the Private2 bit easier to understand, just meaning the page
has unfinished ordered extent attached to it.

And this patch is a hard requirement for the incoming refactoring for
how we finished ordered IO for endio context, as the coming patch will
check Private2 to determine if we need to do the ordered extent
accounting.  Thus this patch is definitely needed or we will hang due to
unfinished ordered extent.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: pass btrfs_inode to btrfs_writepage_endio_finish_ordered()

There is a pretty bad abuse of btrfs_writepage_endio_finish_ordered() in
end_compressed_bio_write().

It passes compressed pages to btrfs_writepage_endio_finish_ordered(),
which is only supposed to accept inode pages.

Thankfully the important info here is the inode, so let's pass
btrfs_inode directly into btrfs_writepage_endio_finish_ordered(), and
make @page parameter optional.

By this, end_compressed_bio_write() can happily pass page=NULL while
still getting everything done properly.

Also, to cooperate with such modification, replace @page parameter for
trace_btrfs_writepage_end_io_hook() with btrfs_inode.
Although this removes page_index info, the existing start/len should be
enough for most usage.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make subpage metadata write path call its own endio functions

For subpage metadata, we're reusing two functions for subpage metadata
write:

- end_bio_extent_buffer_writepage()
- write_one_eb()

But the truth is, for subpage we just call
end_bio_subpage_eb_writepage() without using any bit in
end_bio_extent_buffer_writepage().

For write_one_eb(), it's pretty similar, but with a small part of code
reused.

There is really no need to pollute the existing code path if we're not
really using most of them.

So this patch will do the following change to separate the subpage
metadata write path from regular write path by:

- Use end_bio_subpage_eb_writepage() directly as endio in
  write_one_subpage_eb()
- Directly call write_one_subpage_eb() in submit_eb_subpage()

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: refactor submit_extent_page() to make bio and its flag tracing easier

There is a lot of code inside extent_io.c needs both "struct bio
**bio_ret" and "unsigned long prev_bio_flags", along with some
parameters like "unsigned long bio_flags".

Such strange parameters are here for bio assembly.

For example, we have such inode page layout:

  0       4K      8K      12K
  |<-- Extent A-->|<- EB->|

Then what we do is:

- Page [0, 4K)
  *bio_ret = NULL
  So we allocate a new bio to bio_ret,
  Add page [0, 4K) to *bio_ret.

- Page [4K, 8K)
  *bio_ret != NULL
  We found this page is continuous to *bio_ret,
  and if we're not at stripe boundary, we
  add page [4K, 8K) to *bio_ret.

- Page [8K, 12K)
  *bio_ret != NULL
  But we found this page is not continuous, so
  we submit *bio_ret, then allocate a new bio,
  and add page [8K, 12K) to the new bio.

This means we need to record both the bio and its bio_flag, but we
record them manually using those strange parameter list, other than
encapsulating them into their own structure.

So this patch will introduce a new structure, btrfs_bio_ctrl, to record
both the bio, and its bio_flags.

Also, in above case, for all pages added to the bio, we need to check if
the new page crosses stripe boundary.  This check itself can be time
consuming, and we don't really need to do that for each page.

This patch also integrates the stripe boundary check into btrfs_bio_ctrl.
When a new bio is allocated, the stripe and ordered extent boundary is
also calculated, so no matter how large the bio will be, we only
calculate the boundaries once, to save some CPU time.

The following functions/structures are affected:

- struct extent_page_data
  Replace its bio pointer with structure btrfs_bio_ctrl (embedded
  structure, not pointer)

- end_write_bio()
- flush_write_bio()
  Just change how bio is fetched

- btrfs_bio_add_page()
  Use pre-calculated boundaries instead of re-calculating them.
  And use @bio_ctrl to replace @bio and @prev_bio_flags.

- calc_bio_boundaries()
  New function

- submit_extent_page() callers
- btrfs_do_readpage() callers
- contiguous_readpages() callers
  To Use @bio_ctrl to replace @bio and @prev_bio_flags, and how to grab
  bio.

- btrfs_bio_fits_in_ordered_extent()
  Removed, as now the ordered extent size limit is done at bio
  allocation time, no need to check for each page range.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: allow btrfs_bio_fits_in_stripe() to accept bio without any page

Function btrfs_bio_fits_in_stripe() now requires a bio with at least one
page added.  Or btrfs_get_chunk_map() will fail with -ENOENT.

But in fact this requirement is not needed at all, as we can just pass
sectorsize for btrfs_get_chunk_map().

This tiny behavior change is important for later subpage refactoring on
submit_extent_page().

As for 64K page size, we can have a page range with pgoff=0 and size=64K.
If the logical bytenr is just 16K before the stripe boundary, we have to
split the page range into two bios.

This means, we must check page range against stripe boundary, even adding
the range to an empty bio.

This tiny refactoring is for the incoming changes, but on its own,
regular sectorsize == PAGE_SIZE is not affected anyway.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove the unused parameter @len for btrfs_bio_fits_in_stripe()

The parameter @len is not really used in btrfs_bio_fits_in_stripe(),
just remove it.

It got removed in 420343131970 ("btrfs: let callers of
btrfs_get_io_geometry pass the em"), before that btrfs_get_chunk_map
utilized it.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make free space cache size consistent across different PAGE_SIZE

Currently free space cache inode size is determined by two factors:

- block group size
- PAGE_SIZE

This means, for the same sized block groups, with different PAGE_SIZE,
it will result in different inode sizes.

This will not be a good thing for subpage support, so change the
requirement for PAGE_SIZE to sectorsize.

Now for the same 4K sectorsize btrfs, it should result the same inode
size no matter what the PAGE_SIZE is.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: scrub: fix subpage repair error caused by hard coded PAGE_SIZE

[BUG]
For the following file layout, scrub will not be able to repair all
these two repairable error, but in fact make one corruption even
unrepairable:

  inode offset 0      4k     8K
Mirror 1               |XXXXXX|      |
Mirror 2               |      |XXXXXX|

[CAUSE]
The root cause is the hard coded PAGE_SIZE, which makes scrub repair to
go crazy for subpage.

For above case, when reading the first sector, we use PAGE_SIZE other
than sectorsize to read, which makes us to read the full range [0, 64K).
In fact, after 8K there may be no data at all, we can just get some
garbage.

Then when doing the repair, we also writeback a full page from mirror 2,
this means, we will also writeback the corrupted data in mirror 2 back
to mirror 1, leaving the range [4K, 8K) unrepairable.

[FIX]
This patch will modify the following PAGE_SIZE use with sectorsize:

- scrub_print_warning_inode()
  Remove the min() and replace PAGE_SIZE with sectorsize.
  The min() makes no sense, as csum is done for the full sector with
  padding.

  This fixes a bug that subpage report extra length like:
   checksum error at logical 298844160 on dev /dev/mapper/arm_nvme-test,
   physical 575668224, root 5, inode 257, offset 0, length 12288, links 1 (path: file)

  Where the error is only 1 sector.

- scrub_handle_errored_block()
  Comments with PAGE|page involved, all changed to sector.

- scrub_setup_recheck_block()
- scrub_repair_page_from_good_copy()
- scrub_add_page_to_wr_bio()
- scrub_wr_submit()
- scrub_add_page_to_rd_bio()
- scrub_block_complete()
  Replace PAGE_SIZE with sectorsize.
  This solves several problems where we read/write extra range for
  subpage case.

RAID56 code is excluded intentionally, as RAID56 has extra PAGE_SIZE
usage, and is not really safe enough.
Thus we will reject RAID56 for subpage in later commit.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use list_last_entry in add_falloc_range

Instead of calling list_entry with head->prev simply call
list_last_entry which makes it obvious which member of the list is
being referred. This allows to remove the extra 'prev' pointer.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix comment about max_out in btrfs_compress_pages

Commit e5d74902362f ("btrfs: derive maximum output size in the
compression implementation") removed @max_out argument in
btrfs_compress_pages() but its comment remained, remove it.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: optimize variables size in btrfs_submit_compressed_write

Patch "btrfs: reduce compressed_bio member's types" reduced some
member's size. Function arguments @len, @compressed_len and @nr_pages
can be declared as unsigned int.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: optimize variables size in btrfs_submit_compressed_read

Patch "btrfs: reduce compressed_bio member's types" reduced some
member's size. Declare the variables @compressed_len, @nr_pages and
@pg_index size as an unsigned int in the function
btrfs_submit_compressed_read.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: reduce the variable size to fit nr_pages

Patch "btrfs: reduce compressed_bio member's types" reduced the
@nr_pages size to unsigned int, its cascading effects are updated here.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: avoid unnecessary logging of xattrs during fast fsyncs

When logging an inode we always log all its xattrs, so that we are able
to figure out which ones should be deleted during log replay. However this
is unnecessary when we are doing a fast fsync and no xattrs were added,
changed or deleted since the last time we logged the inode in the current
transaction.

So skip the logging of xattrs when the inode was previously logged in the
current transaction and no xattrs were added, changed or deleted. If any
changes to xattrs happened, than the inode has BTRFS_INODE_COPY_EVERYTHING
set in its runtime flags and the xattrs get logged. This saves time on
scanning for xattrs, allocating memory, COWing log tree extent buffers and
adding more lock contention on the extent buffers when there are multiple
tasks logging in parallel.

The use of xattrs is common when using ACLs, some applications, or when
using security modules like SELinux where every inode gets a security
xattr added to it.

The following test script, using fio, was used on a box with 12 cores, 64G
of RAM, a NVMe device and the default non-debug kernel config from Debian.
It uses 8 concurrent jobs each writing in blocks of 64K to its own 4G file,
each file with a single xattr of 50 bytes (about the same size for an ACL
or SELinux xattr), doing random buffered writes with an fsync after each
write.

   $ cat test.sh
   #!/bin/bash

   DEV=/dev/nvme0n1
   MNT=/mnt/test
   MOUNT_OPTIONS="-o ssd"
   MKFS_OPTIONS="-d single -m single"

   NUM_JOBS=8
   FILE_SIZE=4G

   cat <<EOF > /tmp/fio-job.ini
   [writers]
   rw=randwrite
   fsync=1
   fallocate=none
   group_reporting=1
   direct=0
   bs=64K
   ioengine=sync
   size=$FILE_SIZE
   directory=$MNT
   numjobs=$NUM_JOBS
   EOF

   echo "performance" | \
       tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

   mkfs.btrfs -f $MKFS_OPTIONS $DEV > /dev/null
   mount $MOUNT_OPTIONS $DEV $MNT

   echo "Creating files before fio runs, each with 1 xattr of 50 bytes"
   for ((i = 0; i < $NUM_JOBS; i++)); do
       path="$MNT/writers.$i.0"
       truncate -s $FILE_SIZE $path
       setfattr -n user.xa1 -v $(printf '%0.sX' $(seq 50)) $path
   done

   fio /tmp/fio-job.ini
   umount $MNT

fio output before this change:

WRITE: bw=120MiB/s (126MB/s), 120MiB/s-120MiB/s (126MB/s-126MB/s), io=32.0GiB (34.4GB), run=272145-272145msec

fio output after this change:

WRITE: bw=142MiB/s (149MB/s), 142MiB/s-142MiB/s (149MB/s-149MB/s), io=32.0GiB (34.4GB), run=230408-230408msec

+16.8% throughput, -16.6% runtime

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add device delete cancel

Accept device name "cancel" as a request to cancel running device
deletion operation. The string is literal, in case there's a real device
named "cancel", pass it as full absolute path or as "./cancel"

This works for v1 and v2 ioctls when the device is specified by name.
Moving chunks from the device uses relocation, use the conditional
exclusive operation start and cancellation helpers

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add cancellation to resize

Accept literal string "cancel" as resize operation and interpret that
as a request to cancel the running operation. If it's running, wait
until it finishes current work and return ECANCELED.

Shrinking resize uses relocation to move the chunks away, use the
conditional exclusive operation start and cancellation helpers.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add wrapper for conditional start of exclusive operation

To support optional cancellation of some operations, add helper that will
wrap all the combinations. In normal mode it's same as
btrfs_exclop_start, in cancellation mode it checks if it's already
running and request cancellation and waits until completion.

The error codes can be returned to to user space and semantics is not
changed, adding ECANCELED. This should be evaluated as an error and that
the operation has not completed and the operation should be restarted
or the filesystem status reviewed.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: introduce try-lock semantics for exclusive op start

Add try-lock for exclusive operation start to allow callers to do more
checks. The same operation must already be running. The try-lock and
unlock must pair and are a substitute for btrfs_exclop_start, thus it
must also pair with btrfs_exclop_finish to release the exclop context.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add cancellable chunk relocation support

Add support code that will allow canceling relocation on the chunk
granularity. This is different and independent of balance, that also
uses relocation but is a higher level operation and manages it's own
state and pause/cancellation requests.

Relocation is used for resize (shrink) and device deletion so this will
be a common point to implement cancellation for both. The context is
entirely in btrfs_relocate_block_group and btrfs_recover_relocation,
enclosing one chunk relocation. The status bit is set and unset between
the chunks. As relocation can take long, the effects may not be
immediate and the request and actual action can slightly race.

The fs_info::reloc_cancel_req is only supposed to be increased and does
not pair with decrement like fs_info::balance_cancel_req.

Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: protect exclusive_operation by super_lock

The exclusive operation is now atomically checked and set using bit
operations. Switch it to protection by spinlock. The super block lock is
not frequently used and adding a new lock seems like an overkill so it
should be safe to reuse it.

The reason to use spinlock is to enhance the locking context so more
checks can be done, eg. allowing the same exclusive operation enter
the exclop section and cancel the running one. This will be used for
resize and device delete.

Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: clean up header members offsets in write helpers

Move header offsetof() to the expression that calculates the address so
it's part of get_eb_offset_in_page where the 2nd parameter is the member
offset.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: simplify eb checksum verification in btrfs_validate_metadata_buffer

The verification copies the calculated checksum bytes to a temporary
buffer but this is not necessary. We can map the eb header on the first
page and use the checksum bytes directly.

This saves at least one function call and boundary checks so it could
lead to a minor performance improvement.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove extra sb::s_id from message in btrfs_validate_metadata_buffer

The s_id is already printed by message helpers.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: reduce compressed_bio members' types

Several members of compressed_bio are of type that's unnecessarily big
for the values that they'd hold:

- the size of the uncompressed and compressed data is 128K now, we can
  keep is as int
- same for number of pages
- the compress type fits to a byte
- the errors is 0/1

The size of the unpatched structure is 80 bytes with several holes.
Reordering nr_pages next to the pages the hole after pending_bios is
filled and the resulting size is 56 bytes. This keeps the csums array
aligned to 8 bytes, which is nice. Further size optimizations may be
possible but right now it looks good to me:

struct compressed_bio {
        refcount_t                 pending_bios;         /*     0     4 */
        unsigned int               nr_pages;             /*     4     4 */
        struct page * *            compressed_pages;     /*     8     8 */
        struct inode *             inode;                /*    16     8 */
        u64                        start;                /*    24     8 */
        unsigned int               len;                  /*    32     4 */
        unsigned int               compressed_len;       /*    36     4 */
        u8                         compress_type;        /*    40     1 */
        u8                         errors;               /*    41     1 */

        /* XXX 2 bytes hole, try to pack */

        int                        mirror_num;           /*    44     4 */
        struct bio *               orig_bio;             /*    48     8 */
        u8                         sums[];               /*    56     0 */

        /* size: 56, cachelines: 1, members: 12 */
        /* sum members: 54, holes: 1, sum holes: 2 */
        /* last cacheline: 56 bytes */
};

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: document byte swap optimization of root_item::flags accessors

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: scrub: factor out common scrub_stripe constraints

There are common values set for the stripe constraints, some of them
are already factored out. Do that for increment and mirror_num as well.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: clear log tree recovering status if starting transaction fails

When a log recovery is in progress, lots of operations have to take that
into account, so we keep this status per tree during the operation. Long
time ago error handling revamp patch 79787eaab461 ("btrfs: replace many
BUG_ONs with proper error handling") removed clearing of the status in
an error branch. Add it back as was intended in e02119d5a7b4 ("Btrfs:
Add a write ahead tree log to optimize synchronous operations").

There are probably no visible effects, log replay is done only during
mount and if it fails all structures are cleared so the stale status
won't be kept.

Fixes: 79787eaab461 ("btrfs: replace many BUG_ONs with proper error handling")
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: clear defrag status of a root if starting transaction fails

The defrag loop processes leaves in batches and starting transaction for
each. The whole defragmentation on a given root is protected by a bit
but in case the transaction fails, the bit is not cleared

In case the transaction fails the bit would prevent starting
defragmentation again, so make sure it's cleared.

CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: sysfs: fix format string for some discard stats

The type of discard_bitmap_bytes and discard_extent_bytes is u64 so the
format should be %llu, though the actual values would hardly ever
overflow to negative values.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: always abort the transaction if we abort a trans handle

While stress testing our error handling I noticed that sometimes we
would still commit the transaction even though we had aborted the
transaction.

Currently we track if a trans handle has dirtied any metadata, and if it
hasn't we mark the filesystem as having an error (so no new transactions
can be started), but we will allow the current transaction to complete
as we do not mark the transaction itself as having been aborted.

This sounds good in theory, but we were not properly tracking IO errors
in btrfs_finish_ordered_io, and thus committing the transaction with
bogus free space data.  This isn't necessarily a problem per-se with the
free space cache, as the other guards in place would have kept us from
accepting the free space cache as valid, but highlights a real world
case where we had a bug and could have corrupted the filesystem because
of it.

This "skip abort on empty trans handle" is nice in theory, but assumes
we have perfect error handling everywhere, which we clearly do not.
Also we do not allow further transactions to be started, so all this
does is save the last transaction that was happening, which doesn't
necessarily gain us anything other than the potential for real
corruption.

Remove this particular bit of code, if we decide we need to abort the
transaction then abort the current one and keep us from doing real harm
to the file system, regardless of whether this specific trans handle
dirtied anything or not.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't set the full sync flag when truncation does not touch extents

At btrfs_truncate() where we truncate the inode either to the same size
or to a smaller size, we always set the full sync flag on the inode.

This is needed in case the truncation drops or trims any file extent items
that start beyond or cross the new inode size, so that the next fsync
drops all inode items from the log and scans again the fs/subvolume tree
to find all items that must be logged.

However if the truncation does not drop or trims any file extent items, we
do not need to set the full sync flag and force the next fsync to use the
slow code path. So do not set the full sync flag in such cases.

One use case where it is frequent to do truncations that do not change
the inode size and do not drop any extents (no prealloc extents beyond
i_size) is when running Microsoft's SQL Server inside a Docker container.
One example workload is the one Philipp Fent reported recently, in the
thread with a link below. In this workload a large number of fsyncs are
preceded by such truncate operations.

After this change I constantly get the runtime for that workload from
Philipp to be reduced by about -12%, for example from 184 seconds down
to 162 seconds.

Link: https://lore.kernel.org/linux-btrfs/93c4600e-5263-5cba-adf0-6f47526e7561@in.tum.de/
Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix misleading and incomplete comment of btrfs_truncate()

The comment at the top of btrfs_truncate() mentions that csum items are
dropped or truncated to the new i_size, but this is wrong and non sense,
as they are unrelated to the i_size and are located in the csums tree and
not on a tree with inode items (fs/subvolume tree or a log tree). Instead
that claim applies to file extent items, so fix the comment to refer to
them instead.

While at it make the whole comment for the function more descriptive and
follow the kernel doc style.

Tested-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: abort transaction if we fail to update the delayed inode

If we fail to update the delayed inode we need to abort the transaction,
because we could leave an inode with the improper counts or some other
such corruption behind.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix error handling in __btrfs_update_delayed_inode

If we get an error while looking up the inode item we'll simply bail
without cleaning up the delayed node.  This results in this style of
warning happening on commit:

  WARNING: CPU: 0 PID: 76403 at fs/btrfs/delayed-inode.c:1365 btrfs_assert_delayed_root_empty+0x5b/0x90
  CPU: 0 PID: 76403 Comm: fsstress Tainted: G        W         5.13.0-rc1+ #373
  Hardware name: QEMU Standard PC (Q35 + ICH9, 2009), BIOS 1.13.0-2.fc32 04/01/2014
  RIP: 0010:btrfs_assert_delayed_root_empty+0x5b/0x90
  RSP: 0018:ffffb8bb815a7e50 EFLAGS: 00010286
  RAX: 0000000000000000 RBX: ffff95d6d07e1888 RCX: ffff95d6c0fa3000
  RDX: 0000000000000002 RSI: 000000000029e91c RDI: ffff95d6c0fc8060
  RBP: ffff95d6c0fc8060 R08: 00008d6d701a2c1d R09: 0000000000000000
  R10: ffff95d6d1760ea0 R11: 0000000000000001 R12: ffff95d6c15a4d00
  R13: ffff95d6c0fa3000 R14: 0000000000000000 R15: ffffb8bb815a7e90
  FS:  00007f490e8dbb80(0000) GS:ffff95d73bc00000(0000) knlGS:0000000000000000
  CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
  CR2: 00007f6e75555cb0 CR3: 00000001101ce001 CR4: 0000000000370ef0
  Call Trace:
   btrfs_commit_transaction+0x43c/0xb00
   ? finish_wait+0x80/0x80
   ? vfs_fsync_range+0x90/0x90
   iterate_supers+0x8c/0x100
   ksys_sync+0x50/0x90
   __do_sys_sync+0xa/0x10
   do_syscall_64+0x3d/0x80
   entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xae

Because the iref isn't dropped and this leaves an elevated node->count,
so any release just re-queues it onto the delayed inodes list.  Fix this
by going to the out label to handle the proper cleanup of the delayed
node.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make btrfs_release_delayed_iref handle the !iref case

Right now we only cleanup the delayed iref if we have
BTRFS_DELAYED_NODE_DEL_IREF set on the node.  However we have some error
conditions that need to cleanup the iref if it still exists, so to make
this code cleaner move the test_bit into btrfs_release_delayed_iref
itself and unconditionally call it in each of the cases instead.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: scrub: per-device bandwidth control

Add sysfs interface to limit io during scrub. We relied on the ionice
interface to do that, eg. the idle class let the system usable while
scrub was running. This has changed when mq-deadline got widespread and
did not implement the scheduling classes. That was a CFQ thing that got
deleted. We've got numerous complaints from users about degraded
performance.

Currently only BFQ supports that but it's not a common scheduler and we
can't ask everybody to switch to it.

Alternatively the cgroup io limiting can be used but that also a
non-trivial setup (v2 required, the controller must be enabled on the
system). This can still be used if desired.

Other ideas that have been explored: piggy-back on ionice (that is set
per-process and is accessible) and interpret the class and classdata as
bandwidth limits, but this does not have enough flexibility as there are
only 8 allowed and we'd have to map fixed limits to each value. Also
adjusting the value would need to lookup the process that currently runs
scrub on the given device, and the value is not sticky so would have to
be adjusted each time scrub runs.

Running out of options, sysfs does not look that bad:

- it's accessible from scripts, or udev rules
- the name is similar to what MD-RAID has
  (/proc/sys/dev/raid/speed_limit_max or /sys/block/mdX/md/sync_speed_max)
- the value is sticky at least for filesystem mount time
- adjusting the value has immediate effect
- sysfs is available in constrained environments (eg. system rescue)
- the limit also applies to device replace

Sysfs:

- raw value is in bytes
- values written to the file accept suffixes like K, M
- file is in the per-device directory /sys/fs/btrfs/FSID/devinfo/DEVID/scrub_speed_max
- 0 means use default priority of IO

The scheduler is a simple deadline one and the accuracy is up to nearest
128K.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: zoned: factor out zoned device lookup

To be able to construct a zone append bio we need to look up the
btrfs_device. The code doing the chunk map lookup to get the device is
present in btrfs_submit_compressed_write and submit_extent_page.

Factor out the lookup calls into a helper and use it in the submission
paths.

Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: return EAGAIN if defrag is canceled

When inode defrag is canceled, the error is set to EAGAIN but then
overwritten by number of defragmented bytes. As this would hide the
error, rather return EAGAIN. This does not harm 'btrfs fi defrag', it
will print the error and continue to next file (as it does in for any
other error).

Signed-off-by: Tian Tao <tiantao6@hisilicon.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update changelog ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove io_failure_record::in_validation

The io_failure_record::in_validation was introduced to handle failed bio
which cross several sectors.  In such case, we still need to verify
which sectors are corrupted.

But since we've changed the way how we handle corrupted sectors, by only
submitting repair for each corrupted sector, there is no need for extra
validation any more.

This patch will cleanup all io_failure_record::in_validation related
code.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: submit read time repair only for each corrupted sector

Currently btrfs_submit_read_repair() has some extra check on whether the
failed bio needs extra validation for repair.  But we can avoid all
these extra mechanisms if we submit the repair for each sector.

By this, each read repair can be easily handled without the need to
verify which sector is corrupted.

This will also benefit subpage, as one subpage bvec can contain several
sectors, making the extra verification more complex.

So this patch will:

- Introduce repair_one_sector()
  The main code submitting repair, which is more or less the same as old
  btrfs_submit_read_repair().
  But this time, it only repairs one sector.

- Make btrfs_submit_read_repair() to handle sectors differently
  There are 3 different cases:

  * Good sector
    We need to release the page and extent, set the range uptodate.

  * Bad sector and failed to submit repair bio
    We need to release the page and extent, but not set the range
    uptodate.

  * Bad sector but repair bio submitted
    The page and extent release will be handled by the submitted repair
    bio. Nothing needs to be done.

  Since btrfs_submit_read_repair() will handle the page and extent
  release now, we need to skip to next bvec even we hit some error.

- Change the lifespan of @uptodate in end_bio_extent_readpage()
  Since now btrfs_submit_read_repair() will handle the full bvec
  which contains any corruption, we don't need to bother updating
  @uptodate bit anymore.
  Just let @uptodate to be local variable inside the main loop,
  so that any error from one bvec won't affect later bvec.

- Only export btrfs_repair_one_sector(), unexport
  btrfs_submit_read_repair()
  The only outside caller for read repair is DIO, which already submits
  its repair for just one sector.
  Only export btrfs_repair_one_sector() for DIO.

This patch will focus on the change on the repair path, the extra
validation code is still kept as is, and will be cleaned up later.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make btrfs_verify_data_csum() to return a bitmap

This will provide the basis for later per-sector repair for subpage,
while still keeping the existing code happy.

As if all csums match, the return value will be 0, same as now.
Only when csum mismatches, the return value is different.

The new return value will be a bitmap, for 4K sectorsize and 4K page
size, it will be either 1, instead of the -EIO (which is not used
directly by the callers, no effective change).

But for 4K sectorsize and 64K page size, aka subpage case, since the
bvec can contain multiple sectors, knowing which sectors are corrupted
will allow us to submit repair only for corrupted sectors.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: rename check_async_write and let it return bool

The 'check_async_write' function is a helper used in
'btrfs_submit_metadata_bio' and it checks if asynchronous writing can be
used for metadata.

Make the function return bool and get rid of the local variable async in
btrfs_submit_metadata_bio storing the result of check_async_write's
tests.

As this is touching all function call sites, also rename it to
should_async_write as this is more in line with the naming we use.

Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: zoned: bail out if we can't read a reliable write pointer

If we can't read a reliable write pointer from a sequential zone fail
creating the block group with an I/O error.

Also if the read write pointer is beyond the end of the respective zone,
fail the creation of the block group on this zone with an I/O error.

While this could also happen in real world scenarios with misbehaving
drives, this issue addresses a problem uncovered by fstests' test case
generic/475.

CC: stable@vger.kernel.org # 5.12+
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: zoned: print message when zone sanity check type fails

This extends patch 784daf2b9628 ("btrfs: zoned: sanity check zone
type"), the message was supposed to be there but was lost during merge.
We want to make the error noticeable so add it.

Fixes: 784daf2b9628 ("btrfs: zoned: sanity check zone type")
CC: stable@vger.kernel.org # 5.12+
Signed-off-by: Naohiro Aota <naohiro.aota@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: handle preemptive delalloc flushing slightly differently

If we decide to flush delalloc from the preemptive flusher, we really do
not want to wait on ordered extents, as it gains us nothing.  However
there was logic to go ahead and wait on ordered extents if there was
more ordered bytes than delalloc bytes.  We do not want this behavior,
so pass through whether this flushing is for preemption, and do not wait
for ordered extents if that's the case.  Also break out of the shrink
loop after the first flushing, as we just want to one shot shrink
delalloc.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: only ignore delalloc if delalloc is much smaller than ordered

While testing heavy delalloc workloads I noticed that sometimes we'd
just stop preemptively flushing when we had loads of delalloc available
to flush.  This is because we skip preemptive flushing if delalloc <=
ordered.  However if we start with say 4gib of delalloc, and we flush
2gib of that, we'll stop flushing there, when we still have 2gib of
delalloc to flush.

Instead adjust the ordered bytes down by half, this way if 2/3 of our
outstanding delalloc reservations are tied up by ordered extents we
don't bother preemptive flushing, as we're getting close to the state
where we need to wait on ordered extents.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't include the global rsv size in the preemptive used amount

When deciding if we should preemptively flush space, we will add in the
amount of space used by all block rsvs.  However this also includes the
global block rsv, which isn't flushable so shouldn't be accounted for in
this calculation.  If we decide to use ->bytes_may_use in our used
calculation we need to subtract the global rsv size from this amount so
it most closely matches the flushable space.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use the global rsv size in the preemptive thresh calculation

We calculate the amount of "free" space available for normal
reservations by taking the total space and subtracting out the hard used
space, which is readonly, used, and reserved space.

However we weren't taking into account the global block rsv, which is
essentially hard used space.  Handle this by subtracting it from the
available free space, so that our threshold more closely mirrors
reality.

We need to do the check because it's possible that the global_rsv_size +
used is > total_bytes, sometimes the global reserve can end up being
calculated as larger than the available size (think small filesystems
where we only have the original 8MiB chunk of metadata).  It doesn't
usually happen, but that can get us into trouble so this is safer.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: take into account global rsv in need_preemptive_reclaim

Global rsv can't be used for normal allocations, and for very full file
systems we can decide to try and async flush constantly even though
there's really not a lot of space to reclaim.  Deal with this by
including the global block rsv size in the "total used" calculation.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: only clamp the first time we have to start flushing

We were clamping the threshold for preemptive reclaim any time we added
a ticket to wait on, which if we have a lot of threads means we'd
essentially max out the clamp the first time we start to flush.

Instead of doing this, simply do it every time we have to start
flushing, this will make us ramp up gradually instead of going to max
clamping as soon as we start needing to do flushing.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: check worker before need_preemptive_reclaim

need_preemptive_reclaim() does some calculations, which aren't heavy,
but if we're already running preemptive reclaim there's no reason to do
them at all, so re-order the checks so that we don't do the calculation
if we're already doing reclaim.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove stale comment for argument seed of btrfs_find_device

Commit b2598edf8b36 ("btrfs: remove unused argument seed from
btrfs_find_device") removed the argument seed from btrfs_find_device
but forgot the comment, so remove it.

Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: Su Yue <l@damenly.su>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: correct try_lock_extent() usage in read_extent_buffer_subpage()

try_lock_extent() returns 1 on success or 0 for failure and not an error
code. If try_lock_extent() fails, read_extent_buffer_subpage() returns
zero indicating subpage extent read success.

Return EAGAIN/EWOULDBLOCK if try_lock_extent() fails in locking the
extent.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Goldwyn Rodrigues <rgoldwyn@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Linux 5.13-rc7

Merge tag 'sched_urgent_for_v5.13_rc6' of git://git./linux/kernel/git/tip/tip

Pull scheduler fix from Borislav Petkov:
 "A single fix to restore fairness between control groups with equal
  priority"

* tag 'sched_urgent_for_v5.13_rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip:
  sched/fair: Correctly insert cfs_rq's to list on unthrottle

Merge tag 'irq_urgent_for_v5.13_rc6' of git://git./linux/kernel/git/tip/tip

Pull irq fix from Borislav Petkov:
 "A single fix for GICv3 to not take an interrupt in an NMI context"

* tag 'irq_urgent_for_v5.13_rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip:
  irqchip/gic-v3: Workaround inconsistent PMR setting on NMI entry

Merge tag 'x86_urgent_for_v5.13_rc6' of git://git./linux/kernel/git/tip/tip

Pull x86 fixes from Borislav Petkov:
 "A first set of urgent fixes to the FPU/XSTATE handling mess^W code.
  (There's a lot more in the pipe):

   - Prevent corruption of the XSTATE buffer in signal handling by
     validating what is being copied from userspace first.

   - Invalidate other task's preserved FPU registers on XRSTOR failure
     (#PF) because latter can still modify some of them.

   - Restore the proper PKRU value in case userspace modified it

   - Reset FPU state when signal restoring fails

  Other:

   - Map EFI boot services data memory as encrypted in a SEV guest so
     that the guest can access it and actually boot properly

   - Two SGX correctness fixes: proper resources freeing and a NUMA fix"

* tag 'x86_urgent_for_v5.13_rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip:
  x86/mm: Avoid truncating memblocks for SGX memory
  x86/sgx: Add missing xa_destroy() when virtual EPC is destroyed
  x86/fpu: Reset state for all signal restore failures
  x86/pkru: Write hardware init value to PKRU when xstate is init
  x86/process: Check PF_KTHREAD and not current->mm for kernel threads
  x86/fpu: Invalidate FPU state after a failed XRSTOR from a user buffer
  x86/fpu: Prevent state corruption in __fpu__restore_sig()
  x86/ioremap: Map EFI-reserved memory as encrypted for SEV

Merge tag 'powerpc-5.13-6' of git://git./linux/kernel/git/powerpc/linux

Pull powerpc fixes from Michael Ellerman:
 "Fix initrd corruption caused by our recent change to use relative jump
  labels.

  Fix a crash using perf record on systems without a hardware PMU
  backend.

  Rework our 64-bit signal handling slighty to make it more closely
  match the old behaviour, after the recent change to use unsafe user
  accessors.

  Thanks to Anastasia Kovaleva, Athira Rajeev, Christophe Leroy, Daniel
  Axtens, Greg Kurz, and Roman Bolshakov"

* tag 'powerpc-5.13-6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc/linux:
  powerpc/perf: Fix crash in perf_instruction_pointer() when ppmu is not set
  powerpc: Fix initrd corruption with relative jump labels
  powerpc/signal64: Copy siginfo before changing regs->nip
  powerpc/mem: Add back missing header to fix 'no previous prototype' error