btrfs: Fix quota reservation leak on preallocated files

Commit c6887cd11149 ("Btrfs: don't do nocow check unless we have to")
changed the behavior of __btrfs_buffered_write() so that it first tries
to get a data space reservation, and then skips the relatively expensive
nocow check if the reservation succeeded.

If we have quotas enabled, the data space reservation also includes a
quota reservation.  But in the rewrite case, the space has already been
accounted for in qgroups.  So btrfs_check_data_free_space() increases
the quota reservation, but it never gets decreased when the data
actually gets written and overwrites the pre-existing data.  So we're
left with both the qgroup and qgroup reservation accounting for the same
space.

This commit adds the missing btrfs_qgroup_free_data() call in the case
of BTRFS_ORDERED_PREALLOC extents.

Fixes: c6887cd11149 ("Btrfs: don't do nocow check unless we have to")
Signed-off-by: Justin Maggard <jmaggard@netgear.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: incremental send, fix wrong unlink path after renaming file

Under some circumstances, an incremental send operation can issue wrong
paths for unlink commands related to files that have multiple hard links
and some (or all) of those links were renamed between the parent and send
snapshots. Consider the following example:

Parent snapshot

 .                                                      (ino 256)
 |---- a/                                               (ino 257)
 |     |---- b/                                         (ino 259)
 |     |     |---- c/                                   (ino 260)
 |     |     |---- f2                                   (ino 261)
 |     |
 |     |---- f2l1                                       (ino 261)
 |
 |---- d/                                               (ino 262)
       |---- f1l1_2                                     (ino 258)
       |---- f2l2                                       (ino 261)
       |---- f1_2                                       (ino 258)

Send snapshot

 .                                                      (ino 256)
 |---- a/                                               (ino 257)
 |     |---- f2l1/                                      (ino 263)
 |             |---- b2/                                (ino 259)
 |                   |---- c/                           (ino 260)
 |                   |     |---- d3                     (ino 262)
 |                   |           |---- f1l1_2           (ino 258)
 |                   |           |---- f2l2_2           (ino 261)
 |                   |           |---- f1_2             (ino 258)
 |                   |
 |                   |---- f2                           (ino 261)
 |                   |---- f1l2                         (ino 258)
 |
 |---- d                                                (ino 261)

When computing the incremental send stream the following steps happen:

1) When processing inode 261, a rename operation is issued that renames
   inode 262, which currently as a path of "d", to an orphan name of
   "o262-7-0". This is done because in the send snapshot, inode 261 has
   of its hard links with a path of "d" as well.

2) Two link operations are issued that create the new hard links for
   inode 261, whose names are "d" and "f2l2_2", at paths "/" and
   "o262-7-0/" respectively.

3) Still while processing inode 261, unlink operations are issued to
   remove the old hard links of inode 261, with names "f2l1" and "f2l2",
   at paths "a/" and "d/". However path "d/" does not correspond anymore
   to the directory inode 262 but corresponds instead to a hard link of
   inode 261 (link command issued in the previous step). This makes the
   receiver fail with a ENOTDIR error when attempting the unlink
   operation.

The problem happens because before sending the unlink operation, we failed
to detect that inode 262 was one of ancestors for inode 261 in the parent
snapshot, and therefore we didn't recompute the path for inode 262 before
issuing the unlink operation for the link named "f2l2" of inode 262. The
detection failed because the function "is_ancestor()" only follows the
first hard link it finds for an inode instead of all of its hard links
(as it was originally created for being used with directories only, for
which only one hard link exists). So fix this by making "is_ancestor()"
follow all hard links of the input inode.

A test case for fstests follows soon.

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

btrfs: tree-checker: Fix false panic for sanity test

[BUG]
If we run btrfs with CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS=y, it will
instantly cause kernel panic like:

------
...
assertion failed: 0, file: fs/btrfs/disk-io.c, line: 3853
...
Call Trace:
 btrfs_mark_buffer_dirty+0x187/0x1f0 [btrfs]
 setup_items_for_insert+0x385/0x650 [btrfs]
 __btrfs_drop_extents+0x129a/0x1870 [btrfs]
...
-----

[Cause]
Btrfs will call btrfs_check_leaf() in btrfs_mark_buffer_dirty() to check
if the leaf is valid with CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS=y.

However quite some btrfs_mark_buffer_dirty() callers(*) don't really
initialize its item data but only initialize its item pointers, leaving
item data uninitialized.

This makes tree-checker catch uninitialized data as error, causing
such panic.

*: These callers include but not limited to
setup_items_for_insert()
btrfs_split_item()
btrfs_expand_item()

[Fix]
Add a new parameter @check_item_data to btrfs_check_leaf().
With @check_item_data set to false, item data check will be skipped and
fallback to old btrfs_check_leaf() behavior.

So we can still get early warning if we screw up item pointers, and
avoid false panic.

Cc: Filipe Manana <fdmanana@gmail.com>
Reported-by: Lakshmipathi.G <lakshmipathi.g@gmail.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix list_add corruption and soft lockups in fsync

Xfstests btrfs/146 revealed this corruption,

[   58.138831] Buffer I/O error on dev dm-0, logical block 2621424, async page read
[   58.151233] BTRFS error (device sdf): bdev /dev/mapper/error-test errs: wr 1, rd 0, flush 0, corrupt 0, gen 0
[   58.152403] list_add corruption. prev->next should be next (ffff88005e6775d8), but was ffffc9000189be88. (prev=ffffc9000189be88).
[   58.153518] ------------[ cut here ]------------
[   58.153892] WARNING: CPU: 1 PID: 1287 at lib/list_debug.c:31 __list_add_valid+0x169/0x1f0
...
[   58.157379] RIP: 0010:__list_add_valid+0x169/0x1f0
...
[   58.161956] Call Trace:
[   58.162264]  btrfs_log_inode_parent+0x5bd/0xfb0 [btrfs]
[   58.163583]  btrfs_log_dentry_safe+0x60/0x80 [btrfs]
[   58.164003]  btrfs_sync_file+0x4c2/0x6f0 [btrfs]
[   58.164393]  vfs_fsync_range+0x5f/0xd0
[   58.164898]  do_fsync+0x5a/0x90
[   58.165170]  SyS_fsync+0x10/0x20
[   58.165395]  entry_SYSCALL_64_fastpath+0x1f/0xbe
...

It turns out that we could record btrfs_log_ctx:io_err in
log_one_extents when IO fails, but make log_one_extents() return '0'
instead of -EIO, so the IO error is not acknowledged by the callers,
i.e.  btrfs_log_inode_parent(), which would remove btrfs_log_ctx:list
from list head 'root->log_ctxs'.  Since btrfs_log_ctx is allocated
from stack memory, it'd get freed with a object alive on the
list. then a future list_add will throw the above warning.

This returns the correct error in the above case.

Jeff also reported this while testing against his fsync error
patch set[1].

[1]: https://www.spinics.net/lists/linux-btrfs/msg65308.html
"btrfs list corruption and soft lockups while testing writeback error handling"

Fixes: 8407f553268a4611f254 ("Btrfs: fix data corruption after fast fsync and writeback error")
Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Fix wild memory access in compression level parser

[BUG]
Kernel panic when mounting with "-o compress" mount option.
KASAN will report like:
------
==================================================================
BUG: KASAN: wild-memory-access in strncmp+0x31/0xc0
Read of size 1 at addr d86735fce994f800 by task mount/662
...
Call Trace:
 dump_stack+0xe3/0x175
 kasan_report+0x163/0x370
 __asan_load1+0x47/0x50
 strncmp+0x31/0xc0
 btrfs_compress_str2level+0x20/0x70 [btrfs]
 btrfs_parse_options+0xff4/0x1870 [btrfs]
 open_ctree+0x2679/0x49f0 [btrfs]
 btrfs_mount+0x1b7f/0x1d30 [btrfs]
 mount_fs+0x49/0x190
 vfs_kern_mount.part.29+0xba/0x280
 vfs_kern_mount+0x13/0x20
 btrfs_mount+0x31e/0x1d30 [btrfs]
 mount_fs+0x49/0x190
 vfs_kern_mount.part.29+0xba/0x280
 do_mount+0xaad/0x1a00
 SyS_mount+0x98/0xe0
 entry_SYSCALL_64_fastpath+0x1f/0xbe
------

[Cause]
For 'compress' and 'compress_force' options, its token doesn't expect
any parameter so its args[0] contains uninitialized data.
Accessing args[0] will cause above wild memory access.

[Fix]
For Opt_compress and Opt_compress_force, set compression level to
the default.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ set the default in advance ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix deadlock when writing out space cache

If we fail to prepare our pages for whatever reason (out of memory in
our case) we need to make sure to drop the block_group->data_rwsem,
otherwise hilarity ensues.

Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ add label and use existing unlocking code ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: clear space cache inode generation always

We discovered a box that had double allocations, and suspected the space
cache may be to blame.  While auditing the write out path I noticed that
if we've already setup the space cache we will just carry on.  This
means that any error we hit after cache_save_setup before we go to
actually write the cache out we won't reset the inode generation, so
whatever was already written will be considered correct, except it'll be
stale.  Fix this by _always_ resetting the generation on the block group
inode, this way we only ever have valid or invalid cache.

With this patch I was no longer able to reproduce cache corruption with
dm-log-writes and my bpf error injection tool.

Cc: stable@vger.kernel.org
Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix reported number of inode blocks after buffered append writes

The patch from commit a7e3b975a0f9 ("Btrfs: fix reported number of inode
blocks") introduced a regression where if we do a buffered write starting
at position equal to or greater than the file's size and then stat(2) the
file before writeback is triggered, the number of used blocks does not
change (unless there's a prealloc/unwritten extent). Example:

  $ xfs_io -f -c "pwrite -S 0xab 0 64K" foobar
  $ du -h foobar
  0 foobar
  $ sync
  $ du -h foobar
  64K foobar

The first version of that patch didn't had this regression and the second
version, which was the one committed, was made only to address some
performance regression detected by the intel test robots using fs_mark.

This fixes the regression by setting the new delaloc bit in the range, and
doing it at btrfs_dirty_pages() while setting the regular dealloc bit as
well, so that this way we set both bits at once avoiding navigation of the
inode's io tree twice. Doing it at btrfs_dirty_pages() is also the most
meaninful place, as we should set the new dellaloc bit when if we set the
delalloc bit, which happens only if we copied bytes into the pages at
__btrfs_buffered_write().

This was making some of LTP's du tests fail, which can be quickly run
using a command line like the following:

  $ ./runltp -q -p -l /ltp.log -f commands -s du -d /mnt

Fixes: a7e3b975a0f9 ("Btrfs: fix reported number of inode blocks")
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: move definition of the function btrfs_find_new_delalloc_bytes

Move the definition of the function btrfs_find_new_delalloc_bytes() closer
to the function btrfs_dirty_pages(), because in a future commit it will be
used exclusively by btrfs_dirty_pages(). This just moves the function's
definition, with no functional changes at all.

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

Btrfs: bail out gracefully rather than BUG_ON

If a file's DIR_ITEM key is invalid (due to memory errors) and gets
written to disk, a future lookup_path can end up with kernel panic due
to BUG_ON().

This gets rid of the BUG_ON(), meanwhile output the corrupted key and
return ENOENT if it's invalid.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reported-by: Guillaume Bouchard <bouchard@mercs-eng.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: dev_alloc_list is not protected by RCU, use normal list_del

The dev_alloc_list list could be protected by various mutexes,
depending on the context. The list tracks devices that can take part of
allocating new chunks, so the closest mutex is chunk_mutex. Adding a new
device from inside the ADD_DEV ioctl will need device_list_mutex and
registering a new device from the ioctl needs uuid_mutex.

All mutexes naturally guarantee exclusivity against the same context.
The device ownership can move between the contexts and the exclusivity
is guaranteed by other means, eg. during the mount with the uuid_mutex.

There's no RCU involved for dev_alloc_list.

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

btrfs: add missing device::flush_bio puts

This fixes potential bio leaks, in several error paths. Unfortunatelly
the device structure freeing is opencoded in many places and I missed
them when introducing the flush_bio.

Most of the time, devices get freed through call_rcu(..., free_device),
so it at least it's not that easy to hit the leak, but it's still
possible through the path that frees stale devices.

Fixes: e0ae99941423 ("btrfs: preallocate device flush bio")
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Fix transaction abort during failure in btrfs_rm_dev_item

btrfs_rm_dev_item calls several function under an active transaction,
however it fails to abort it if an error happens. Fix this by adding
explicit btrfs_abort_transaction/btrfs_end_transaction calls.

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

Btrfs: add write_flags for compression bio

Compression code path has only flaged bios with REQ_OP_WRITE no matter
where the bios come from, but it could be a sync write if fsync starts
this writeback or a normal writeback write if wb kthread starts a
periodic writeback.

It breaks the rule that sync writes and writeback writes need to be
differentiated from each other, because from the POV of block layer,
all bios need to be recognized by these flags in order to do some
management, e.g. throttlling.

This passes writeback_control to compression write path so that it can
send bios with proper flags to block layer.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Fix bug for misused dev_t when lookup in dev state hash table.

Fix bug of commit 74d46992e0d9 ("block: replace bi_bdev with a gendisk
pointer and partitions index").

bio_dev(bio) is used to find the dev state in function
__btrfsic_submit_bio. But when dev_state is added to the hashtable, it
is using dev_t of block_device.

bio_dev(bio) returns a dev_t of part0 which is different from dev_t in
block_device(bd_dev). bd_dev in block_device represents the exact
partition.

block_device.bd_dev =
bio->bi_partno (same as block_device.bd_partno) + bio_dev(bio).

When adding a dev_state into hashtable, we use the exact partition dev_t.
So when looking it up, it should also use the exact partition dev_t.

Reproducer of this bug:

Use MOUNT_OPTIONS="-o check_int" and run btrfs/001 in fstests.
Then there will be WARNING like below.

WARNING:
btrfs: attempt to write superblock which references block M @29523968 (sda7     /1111654400/2) which is never written!

Signed-off-by: Gu JinXiang <gujx@cn.fujitsu.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: heuristic: add Shannon entropy calculation

Byte distribution check in heuristic will filter edge data cases and
some time fail to classify input data.

Let's fix that by adding Shannon entropy calculation, that will cover
classification of most other data types.

As Shannon entropy needs log2 with some precision to work, let's use
ilog2(N) and for increased precision, by do ilog2(pow(N, 4)).

Shannon entropy has been slightly changed to avoid signed numbers and
division.

The calculation is direct by the formula, successor of precalculated
table or chains of if-else.

The accuracy errors of ilog2 are compensated by

@ENTROPY_LVL_ACEPTABLE 70 -> 65
@ENTROPY_LVL_HIGH      85 -> 80

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update comments ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: heuristic: add byte core set calculation

Calculate byte core set for data sample:
- sort buckets' numbers in decreasing order
- count how many values cover 90% of the sample

If the core set size is low (<=25%), data are easily compressible.
If the core set size is high (>=80%), data are not compressible.

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update comments ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: heuristic: add byte set calculation

Calculate byte set size for data sample:
- calculate how many unique bytes have been in the sample
- for all bytes count > 0, check if we're still in the low count range
  (~25%), such data are easily compressible, otherwise furhter analysis
  is needed

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update comments ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: heuristic: add detection of repeated data patterns

Walk over data sample and use memcmp to detect repeated patterns, like
zeros, but a bit more general.

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ minor coding style fixes ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: heuristic: implement sampling logic

Copy sample data from the input data range to sample buffer then
calculate byte value count for that sample into bucket.

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
[ minor comment updates ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: heuristic: add bucket and sample counters and other defines

Add basic defines and structures for data sampling.

Added macros:
 - For future sampling algo
 - For bucket size

Heuristic workspace:
 - Add bucket for storing byte type counters
 - Add sample array for storing partial copy of input data range
 - Add counter for store current sample size to workspace

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ minor coding style fixes, comments updated ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: compression: separate heuristic/compression workspaces

Compression heuristic itself is not a compression type, as current
infrastructure provides workspaces for several compression types, it's
difficult to just add heuristic workspace.

Just refactor the code to support compression/heuristic workspaces with
maximum code sharing and minimum changes in it.

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ coding style fixes ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: move btrfs_truncate_block out of trans handle

Since we do a delalloc reserve in btrfs_truncate_block we can deadlock
with freeze.  If somebody else is trying to allocate metadata for this
inode and it gets stuck in start_delalloc_inodes because of freeze we
will deadlock.  Be safe and move this outside of a trans handle.  This
also has a side-effect of making sure that we're not leaving stale data
behind in the other_encoding or encryption case.  Not an issue now since
nobody uses it, but it would be a problem in the future.

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

btrfs: don't call btrfs_start_delalloc_roots in flushoncommit

We're holding the sb_start_intwrite lock at this point, and doing async
filemap_flush of the inodes will result in a deadlock if we freeze the
fs during this operation.  This is because we could do a
btrfs_join_transaction() in the thread we are waiting on which would
block at sb_start_intwrite, and thus deadlock.  Using
writeback_inodes_sb() side steps the problem by not introducing all of
these extra locking dependencies.

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

btrfs: track refs in a rb_tree instead of a list

If we get a significant amount of delayed refs for a single block (think
modifying multiple snapshots) we can end up spending an ungodly amount
of time looping through all of the entries trying to see if they can be
merged.  This is because we only add them to a list, so we have O(2n)
for every ref head.  This doesn't make any sense as we likely have refs
for different roots, and so they cannot be merged.  Tracking in a tree
will allow us to break as soon as we hit an entry that doesn't match,
making our worst case O(n).

With this we can also merge entries more easily.  Before we had to hope
that matching refs were on the ends of our list, but with the tree we
can search down to exact matches and merge them at insert time.

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

btrfs: add a comp_refs() helper

Instead of open-coding the delayed ref comparisons, add a helper to do
the comparisons generically and use that everywhere.  We compare
sequence numbers last for following patches.

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

btrfs: switch args for comp_*_refs

Make it more consistent, we want the inserted ref to be compared against
what's already in there.  This will make the order go from lowest seq ->
highest seq, which will make us more likely to make forward progress if
there's a seqlock currently held.

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

btrfs: make the delalloc block rsv per inode

The way we handle delalloc metadata reservations has gotten
progressively more complicated over the years.  There is so much cruft
and weirdness around keeping the reserved count and outstanding counters
consistent and handling the error cases that it's impossible to
understand.

Fix this by making the delalloc block rsv per-inode.  This way we can
calculate the actual size of the outstanding metadata reservations every
time we make a change, and then reserve the delta based on that amount.
This greatly simplifies the code everywhere, and makes the error
handling in btrfs_delalloc_reserve_metadata far less terrifying.

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

btrfs: add tracepoints for outstanding extents mods

This is handy for tracing problems with modifying the outstanding
extents counters.

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

Btrfs: rework outstanding_extents

Right now we do a lot of weird hoops around outstanding_extents in order
to keep the extent count consistent.  This is because we logically
transfer the outstanding_extent count from the initial reservation
through the set_delalloc_bits.  This makes it pretty difficult to get a
handle on how and when we need to mess with outstanding_extents.

Fix this by revamping the rules of how we deal with outstanding_extents.
Now instead everybody that is holding on to a delalloc extent is
required to increase the outstanding extents count for itself.  This
means we'll have something like this

btrfs_delalloc_reserve_metadata - outstanding_extents = 1
 btrfs_set_extent_delalloc - outstanding_extents = 2
btrfs_release_delalloc_extents - outstanding_extents = 1

for an initial file write.  Now take the append write where we extend an
existing delalloc range but still under the maximum extent size

btrfs_delalloc_reserve_metadata - outstanding_extents = 2
  btrfs_set_extent_delalloc
    btrfs_set_bit_hook - outstanding_extents = 3
    btrfs_merge_extent_hook - outstanding_extents = 2
btrfs_delalloc_release_extents - outstanding_extnets = 1

In order to make the ordered extent transition we of course must now
make ordered extents carry their own outstanding_extent reservation, so
for cow_file_range we end up with

btrfs_add_ordered_extent - outstanding_extents = 2
clear_extent_bit - outstanding_extents = 1
btrfs_remove_ordered_extent - outstanding_extents = 0

This makes all manipulations of outstanding_extents much more explicit.
Every successful call to btrfs_delalloc_reserve_metadata _must_ now be
combined with btrfs_release_delalloc_extents, even in the error case, as
that is the only function that actually modifies the
outstanding_extents counter.

The drawback to this is now we are much more likely to have transient
cases where outstanding_extents is much larger than it actually should
be.  This could happen before as we manipulated the delalloc bits, but
now it happens basically at every write.  This may put more pressure on
the ENOSPC flushing code, but I think making this code simpler is worth
the cost.  I have another change coming to mitigate this side-effect
somewhat.

I also added trace points for the counter manipulation.  These were used
by a bpf script I wrote to help track down leak issues.

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

btrfs: increase output size for LOGICAL_INO_V2 ioctl

Build-server workloads have hundreds of references per file after dedup.
Multiply by a few snapshots and we quickly exhaust the limit of 2730
references per extent that can fit into a 64K buffer.

Raise the limit to 16M to be consistent with other btrfs ioctls
(e.g. TREE_SEARCH_V2, FILE_EXTENT_SAME).

To minimize surprising userspace behavior, apply this change only to
the LOGICAL_INO_V2 ioctl.

Signed-off-by: Zygo Blaxell <ce3g8jdj@umail.furryterror.org>
Reviewed-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Tested-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add a flags argument to LOGICAL_INO and call it LOGICAL_INO_V2

Now that check_extent_in_eb()'s extent offset filter can be turned off,
we need a way to do it from userspace.

Add a 'flags' field to the btrfs_logical_ino_args structure to disable
extent offset filtering, taking the place of one of the existing
reserved[] fields.

Previous versions of LOGICAL_INO neglected to check whether any of the
reserved fields have non-zero values.  Assigning meaning to those fields
now may change the behavior of existing programs that left these fields
uninitialized.  The lack of a zero check also means that new programs
have no way to know whether the kernel is honoring the flags field.

To avoid these problems, define a new ioctl LOGICAL_INO_V2.  We can
use the same argument layout as LOGICAL_INO, but shorten the reserved[]
array by one element and turn it into the 'flags' field.  The V2 ioctl
explicitly checks that reserved fields and unsupported flag bits are zero
so that userspace can negotiate future feature bits as they are defined.

Since the memory layouts of the two ioctls' arguments are compatible,
there is no need for a separate function for logical_to_ino_v2 (contrast
with tree_search_v2 vs tree_search where the layout and code are quite
different).  A version parameter and an 'if' statement will suffice.

Now that we have a flags field in logical_ino_args, add a flag
BTRFS_LOGICAL_INO_ARGS_IGNORE_OFFSET to get the behavior we want,
and pass it down the stack to iterate_inodes_from_logical.

Motivation and background, copied from the patchset cover letter:

Suppose we have a file with one extent:

    root@tester:~# zcat /usr/share/doc/cpio/changelog.gz > /test/a
    root@tester:~# sync

Split the extent by overwriting it in the middle:

    root@tester:~# cat /dev/urandom | dd bs=4k seek=2 skip=2 count=1 conv=notrunc of=/test/a

We should now have 3 extent refs to 2 extents, with one block unreachable.
The extent tree looks like:

    root@tester:~# btrfs-debug-tree /dev/vdc -t 2
    [...]
            item 9 key (1103101952 EXTENT_ITEM 73728) itemoff 15942 itemsize 53
                    extent refs 2 gen 29 flags DATA
                    extent data backref root 5 objectid 261 offset 0 count 2
    [...]
            item 11 key (1103175680 EXTENT_ITEM 4096) itemoff 15865 itemsize 53
                    extent refs 1 gen 30 flags DATA
                    extent data backref root 5 objectid 261 offset 8192 count 1
    [...]

and the ref tree looks like:

    root@tester:~# btrfs-debug-tree /dev/vdc -t 5
    [...]
            item 6 key (261 EXTENT_DATA 0) itemoff 15825 itemsize 53
                    extent data disk byte 1103101952 nr 73728
                    extent data offset 0 nr 8192 ram 73728
                    extent compression(none)
            item 7 key (261 EXTENT_DATA 8192) itemoff 15772 itemsize 53
                    extent data disk byte 1103175680 nr 4096
                    extent data offset 0 nr 4096 ram 4096
                    extent compression(none)
            item 8 key (261 EXTENT_DATA 12288) itemoff 15719 itemsize 53
                    extent data disk byte 1103101952 nr 73728
                    extent data offset 12288 nr 61440 ram 73728
                    extent compression(none)
    [...]

There are two references to the same extent with different, non-overlapping
byte offsets:

    [------------------72K extent at 1103101952----------------------]
    [--8K----------------|--4K unreachable----|--60K-----------------]
    ^                                         ^
    |                                         |
    [--8K ref offset 0--][--4K ref offset 0--][--60K ref offset 12K--]
                         |
                         v
                         [-----4K extent-----] at 1103175680

We want to find all of the references to extent bytenr 1103101952.

Without the patch (and without running btrfs-debug-tree), we have to
do it with 18 LOGICAL_INO calls:

    root@tester:~# btrfs ins log 1103101952 -P /test/
    Using LOGICAL_INO
    inode 261 offset 0 root 5

    root@tester:~# for x in $(seq 0 17); do btrfs ins log $((1103101952 + x * 4096)) -P /test/; done 2>&1 | grep inode
    inode 261 offset 0 root 5
    inode 261 offset 4096 root 5   <- same extent ref as offset 0
                                   (offset 8192 returns empty set, not reachable)
    inode 261 offset 12288 root 5
    inode 261 offset 16384 root 5  \
    inode 261 offset 20480 root 5  |
    inode 261 offset 24576 root 5  |
    inode 261 offset 28672 root 5  |
    inode 261 offset 32768 root 5  |
    inode 261 offset 36864 root 5  \
    inode 261 offset 40960 root 5   > all the same extent ref as offset 12288.
    inode 261 offset 45056 root 5  /  More processing required in userspace
    inode 261 offset 49152 root 5  |  to figure out these are all duplicates.
    inode 261 offset 53248 root 5  |
    inode 261 offset 57344 root 5  |
    inode 261 offset 61440 root 5  |
    inode 261 offset 65536 root 5  |
    inode 261 offset 69632 root 5  /

In the worst case the extents are 128MB long, and we have to do 32768
iterations of the loop to find one 4K extent ref.

With the patch, we just use one call to map all refs to the extent at once:
    root@tester:~# btrfs ins log 1103101952 -P /test/
    Using LOGICAL_INO_V2
    inode 261 offset 0 root 5
    inode 261 offset 12288 root 5

The TREE_SEARCH ioctl allows userspace to retrieve the offset and
extent bytenr fields easily once the root, inode and offset are known.
This is sufficient information to build a complete map of the extent
and all of its references.  Userspace can use this information to make
better choices to dedup or defrag.

Signed-off-by: Zygo Blaxell <ce3g8jdj@umail.furryterror.org>
Reviewed-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Tested-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
[ copy background and motivation from cover letter ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add a flag to iterate_inodes_from_logical to find all extent refs for uncompressed extents

The LOGICAL_INO ioctl provides a backward mapping from extent bytenr and
offset (encoded as a single logical address) to a list of extent refs.
LOGICAL_INO complements TREE_SEARCH, which provides the forward mapping
(extent ref -> extent bytenr and offset, or logical address).  These are
useful capabilities for programs that manipulate extents and extent
references from userspace (e.g. dedup and defrag utilities).

When the extents are uncompressed (and not encrypted and not other),
check_extent_in_eb performs filtering of the extent refs to remove any
extent refs which do not contain the same extent offset as the 'logical'
parameter's extent offset.  This prevents LOGICAL_INO from returning
references to more than a single block.

To find the set of extent references to an uncompressed extent from [a, b),
userspace has to run a loop like this pseudocode:

for (i = a; i < b; ++i)
extent_ref_set += LOGICAL_INO(i);

At each iteration of the loop (up to 32768 iterations for a 128M extent),
data we are interested in is collected in the kernel, then deleted by
the filter in check_extent_in_eb.

When the extents are compressed (or encrypted or other), the 'logical'
parameter must be an extent bytenr (the 'a' parameter in the loop).
No filtering by extent offset is done (or possible?) so the result is
the complete set of extent refs for the entire extent.  This removes
the need for the loop, since we get all the extent refs in one call.

Add an 'ignore_offset' argument to iterate_inodes_from_logical,
[...several levels of function call graph...], and check_extent_in_eb, so
that we can disable the extent offset filtering for uncompressed extents.
This flag can be set by an improved version of the LOGICAL_INO ioctl to
get either behavior as desired.

There is no functional change in this patch.  The new flag is always
false.

Signed-off-by: Zygo Blaxell <ce3g8jdj@umail.furryterror.org>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ minor coding style fixes ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: send: remove unused code

This code was first introduced in 31db9f7c23fb ("Btrfs: introduce
BTRFS_IOC_SEND for btrfs send/receive") and it was not functional, then
it got slightly refactored in e938c8ad543c ("Btrfs: code cleanups for
send/receive"), alas it was still dead. So let's remove it for good!

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

btrfs: remove BUG_ON in btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev()

That was only an extra check to tackle a few bugs around this area, now
its safe to remove it.  Replace it by an ASSERT.

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

btrfs: allow setting zlib compression level via :9

This is bikeshedding, but it seems people are drastically more likely to
understand "zlib:9" as compression level rather than an algorithm
version compared to "zlib9".

Based on feedback on the mailinglist, the ":9" will be the only accepted
syntax. The level must be a single digit. Unrecognized format will
result to the default, for forward compatibility in a similar way the
compression algorithm specifier was relaxed in commit
a7164fa4e055daf6368c ("btrfs: prepare for extensions in compression
options").

Signed-off-by: Adam Borowski <kilobyte@angband.pl>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ tighten the accepted format ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: allow to set compression level for zlib

Preliminary support for setting compression level for zlib, the
following works:

$ mount -o compess=zlib                 # default
$ mount -o compess=zlib0                # same
$ mount -o compess=zlib9                # level 9, slower sync, less data
$ mount -o compess=zlib1                # level 1, faster sync, more data
$ mount -o remount,compress=zlib3 # level set by remount

The compress-force works the same as compress'.  The level is visible in
the same format in /proc/mounts. Level set via file property does not
work yet.

Required patch: "btrfs: prepare for extensions in compression options"

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

btrfs: Replace opencoded sizes with their symbolic constants

Currently btrfs' code uses a mix of opencoded sizes and defines from sizes.h.
Let's unifiy the code base to always use the symbolic constants. No functional
changes

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

btrfs: Use bd_dev to generate index when dev_state_hashtable add items.

Fix missing change from commit f8f84b2dfda5
("btrfs: index check-integrity state hash by a dev_t").

Function btrfsic_dev_state_hashtable_lookup uses dev_t to generate hashval
when look in up a btrfsic_dev_state in hash table. So when we add a
btrfsic_dev_state into the hash table, it should also use dev_t.

Reproducer of this bug:
Use MOUNT_OPTIONS="-o check_int" when running xfstest, device can not be
mounted successfully. So xfstest can not run.

Signed-off-by: Gu JinXiang <gujx@cn.fujitsu.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix false EIO for missing device

When one of the device is missing, bbio_error() takes care of setting
the error status. And if its only IO that is pending in that stripe, it
fails to check the status of the other IO at %bbio_error before setting
the error %bi_status for the %orig_bio. Fix this by checking if
%bbio->error has exceeded the %bbio->max_errors.

Reproducer as below fdatasync error is seen intermittently.

 mount -o degraded /dev/sdc /btrfs
 dd status=none if=/dev/zero of=$(mktemp /btrfs/XXX) bs=4096 count=1 conv=fdatasync

 dd: fdatasync failed for ‘/btrfs/LSe’: Input/output error

 The reason for the intermittences of the problem is because
 the following conditions have to be met, which depends on timing:
 In btrfs_map_bio()
  - the RAID1 the missing device has to be at %dev_nr = 1
 In bbio_error()
  . before bbio_error() is called the bio of the not-missing
    device at %dev_nr = 0 must be completed so that the below
    condition is true
     if (atomic_dec_and_test(&bbio->stripes_pending)) {

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

btrfs: use need_full_stripe() in __btrfs_map_block()

A cleanup patch, use need_full_stripe() to replace the open code.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: cleanup extent locking sequence

Code cleanup for better understanding:
Variable needs_unlock to be called extent_locked to show state as
opposed to action. Changed the type to int, to reduce code in the
critical path.

Signed-off-by: Goldwyn Rodrigues <rgoldwyn@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use BLK_STS defines where needed

At few places we could use BLK_STS_OK and BLK_STS_NOSUPP.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: Satoru Taekeuchi <satoru.takeuchi@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ dropped first hunk btrfs_endio_direct_read ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: add assertions for releasing trans handle reservations

These are useful for debugging problems where we mess with
trans->block_rsv to make sure we're not screwing something up.

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

btrfs: remove type argument from comp_tree_refs

We can get this from the ref we've passed in.

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

btrfs: remove delayed_ref_node from ref_head

This is just excessive information in the ref_head, and makes the code
complicated.  It is a relic from when we had the heads and the refs in
the same tree, which is no longer the case.  With this removal I've
cleaned up a bunch of the cruft around this old assumption as well.

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

btrfs: move all ref head cleanup to the helper function

We do a couple different cleanup operations on the ref head.  We adjust
counters, we'll free any reserved space if we didn't end up using the
ref, and we clear the pending csum bytes.  Move all these disparate
things into cleanup_ref_head and clean up the logic in
__btrfs_run_delayed_refs so that it handles the !ref case a lot cleaner,
as well as making run_one_delayed_ref() only deal with real refs and not
the ref head.

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

btrfs: move ref_mod modification into the if (ref) logic

We only use this logic if our ref isn't a ref_head, so move it up into
the if (ref) case since we know that this is a normal ref and not a
delayed ref head.

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

btrfs: breakout empty head cleanup to a helper

Move this code out to a helper function to further simplivy
__btrfs_run_delayed_refs.

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

btrfs: move extent_op cleanup to a helper

Move the extent_op cleanup for an empty head ref to a helper function to
help simplify __btrfs_run_delayed_refs.

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

btrfs: add a helper to return a head ref

Simplify the error handling in __btrfs_run_delayed_refs by breaking out
the code used to return a head back to the delayed_refs tree for
processing into a helper function.

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

Btrfs: only check delayed ref usage in should_end_transaction

We were only doing btrfs_check_space_for_delayed_refs() if the metadata
space was full, ie we couldn't allocate chunks.  This assumes we'll be
able to allocate chunks during transaction commit, but since nothing
does a LIMIT flush during the transaction commit this won't actually
happen unless we happen to run shy of actual space.  We already take
into account a full fs in btrfs_check_space_for_delayed_refs() so just
kill this extra check to make sure we're ending the transaction when we
need to.

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

Btrfs: add a extent ref verify tool

We were having corruption issues that were tied back to problems with
the extent tree.  In order to track them down I built this tool to try
and find the culprit, which was pretty successful.  If you compile with
this tool on it will live verify every ref update that the fs makes and
make sure it is consistent and valid.  I've run this through with
xfstests and haven't gotten any false positives.  Thanks,

Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update error messages, add fixup from Dan Carpenter to handle errors
  of read_tree_block ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: pass root to various extent ref mod functions

We need the actual root for the ref verifier tool to work, so change
these functions to pass the root around instead.  This will be used in
a subsequent patch.

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

btrfs: add ref-verify mount option

This adds the infrastructure for turning ref verify on and off for a
mount, to be used by a later patch.

Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ enhnance btrfs_print_mod_info to print if ref-verify is compiled in ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get rid of sector_t and use u64 offset in submit_extent_page

The use of sector_t in the callchain of submit_extent_page is not
necessary.  Switch to u64 and rename the variable and use byte units
instead of 512b, ie.  dropping the >> 9 shifts and avoiding the
con(tro)versions of sector_t.

Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: rename page offset parameter in submit_extent_page

We're going to remove sector_t and will use 'offset', so this patch
frees the name.

Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: scrub: get rid of sector_t

The use of sector_t is not necessry, it's just for a warning.  Switch to
u64 and rename the variable and use byte units instead of 512b, ie.
dropping the >> 9 shifts.  The messages are adjusted as well.

Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix send ioctl on 32bit with 64bit kernel

We pass in a pointer in our send arg struct, this means the struct size
doesn't match with 32bit user space and 64bit kernel space.  Fix this by
adding a compat mode and doing the appropriate conversion.

Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ move structure to the beginning, next to receive 32bit compat ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: fix use of error or warning for missing device

When device is missing without the -o degraded option then its an error
so report it as an error instead of a warning.  And when -o degraded
option is provided, log the missing device as warning.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ switch error to bool ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: declare btrfs_report_missing_device() static

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

btrfs: fix EIO misuse to report missing degraded option

EIO is only for the IO failure to the device, avoid it. Use ENOENT as
that's the closest error code describing what happened.

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

btrfs: add_missing_dev() should return the actual error

add_missing_dev() can return device pointer so that IS_ERR/PTR_ERR can
be used to check for the actual error that occurred in the function.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
[ minor error message adjustment ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Clean up unused variables in free-space-tree.c

Remove variables 'start' and 'end', which are set but never used.

Signed-off-by: Christos Gkekas <chris.gekas@gmail.com>
Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: tree-checker: use %zu format string for size_t

We now get a harmless compile-time on 32-bit architectures:

fs/btrfs/tree-checker.c: In function 'check_extent_data_item':
fs/btrfs/tree-checker.c:189:70: error: format '%lu' expects argument of type 'long unsigned int', but argument 6 has type 'unsigned int' [-Werror=format=]

This changes the format string to use %zu instead of %lu for size_t.

Fixes: c1f6520bf360 ("btrfs: tree-checker: Enhance output for check_extent_data_item")
Signed-off-by: Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: remove nr_async_submits and async_submit_draining

Now that we have the combo of flushing twice, which can make sure IO
have started since the second flush will wait for page lock which
won't be unlocked unless setting page writeback and queuing ordered
extents, we don't need %async_submit_draining, %async_delalloc_pages
and %nr_async_submits to tell whether the IO has actually started.

Moreover, all the flushers in use are followed by functions that wait
for ordered extents to complete, so %nr_async_submits, which tracks
whether bio's async submit has made progress, doesn't really make
sense.

However, %async_delalloc_pages is still required by shrink_delalloc()
as that function doesn't flush twice in the normal case (just issues a
writeback with WB_REASON_FS_FREE_SPACE).

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: do not make defrag wait on async_delalloc_pages

By setting compression for a defrag task, the task will start IO at
the end of defrag.

After the combo of filemap_flush(), we've already made sure that
dirty pages have made progress via async compress thread because the
second filemap_flush() will wait for page lock, which won't be
unlocked until those pages have been marked as writeback and ordered
extents have been queued.

And this is for per-inode defrag, it's not helpful to wait on a global
%async_delalloc_pages and %nr_async_submits from fs_info.

Although waiting on %nr_async_submits means that all bios are
submitted down to per-device schedule IO lists, it doesn't wait for
their completions, thus users still need to do fsync/sync to make sure
the data is on disk.  While with this change, it makes sure that pages
are marked with writeback bits and will be submitted asynchronously
shortly, therefore, the behavior of defrag option '-c' remains unchanged.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: remove nr_async_bios

This was intended to congest higher layers to not send bios, but as

1) the congested bit has been taken by writeback

Async bios come from buffered writes and DIO writes.

For DIO writes, we want to submit them ASAP, while for buffered writes,
writeback uses balance_dirty_pages() to throttle how much dirty pages we
can have.

2) and no one is waiting for %nr_async_bios down to zero,

Historically, it was introduced along with changes which let
checksumming workload spread accross different cpus.  And at that time,
pdflush was used instead of per-bdi flushing, perhaps pdflush did not
have the necessary information for writeback to do throttling.

We can safely remove them now.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
[ additional explanation from mails, removed unused variable 'limit' ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: tree-checker: Enhance output for check_extent_data_item

Output the invalid member name and its bad value, along with its
expected value range or alignment.

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

btrfs: tree-checker: Enhance output for check_csum_item

Output the bad value and expected good value (or its alignment).

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
[ unindent long strings ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: tree-checker: Enhance output for btrfs_check_leaf

Enhance the output to print:
1) the eason
2) the ad value, if reason is not sufficient
3) good value (range)

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
[ wording, unidented long strings ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: tree-checker: Enhance btrfs_check_node output

Use inline function to replace macro since we don't need
stringification.
(Macro still exists until all callers get updated)

And add more info about the error, and replace EIO with EUCLEAN.

For nr_items error, report if it's too large or too small, and output
the valid value range.

For node block pointer, added a new alignment checker.

For key order, also output the next key to make the problem more
obvious.

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
[ wording adjustments, unindented long strings ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Move leaf and node validation checker to tree-checker.c

It's no doubt the comprehensive tree block checker will become larger,
so moving them into their own files is quite reasonable.

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
[ wording adjustments ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: compress_file_range remove dead variable num_bytes

Remove dead assigment of num_bytes.

Also as num_bytes only used in the will_compress block as copy of
total_in just replace that with total_in and drop num_bytes entirely.

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use appropriate replacements for __sb_{start,end}_write calls

Commit a53f4f8e9c8eb ("btrfs: Don't call btrfs_start_transaction() on
frozen fs to avoid deadlock.") started using internal calls and we
replace them with more suitable ones.

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

btrfs: prefix sysfs attribute struct names

Currently struct names for sysfs are generated only based on the
attribute names. This means that attribute names cannot be reused in
multiple places throughout the complete btrfs sysfs hierarchy.

E.g. allocation/data/total_bytes and allocation/data/single/total_bytes
result in the same struct name btrfs_attr_total_bytes. A workaround for
this case was made in the past by ad hoc creating an extra macro
wrapper, BTRFS_RAID_ATTR, that inserts some extra text in the struct
name.

Instead of polluting sysfs.h with such kind of extra macro definitions,
and only doing so when there are collisions, use a prefix which gets
inserted in the struct name, so we keep everything nicely grouped
together by default.

Current collections of attributes are:
* (the toplevel, empty prefix)
* allocation
* space_info
* raid
* features

Signed-off-by: Hans van Kranenburg <hans.van.kranenburg@mendix.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Fix bool initialization/comparison

Bool initializations should use true and false. Bool tests don't need
comparisons.

Signed-off-by: Thomas Meyer <thomas@m3y3r.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Refactor transaction handling in received subvolume ioctl

If btrfs_transaction_commit fails it will proceed to call
cleanup_transaction, which in turn already does btrfs_abort_transaction.
So let's remove the unnecessary code duplication. Also let's be explicit
about handling failure of btrfs_uuid_tree_add by calling
btrfs_end_transaction.

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

btrfs: Explicitly handle btrfs_update_root failure

btrfs_udpate_root can fail and it aborts the transaction, the correct
way to handle an aborted transaction is to explicitly end with
btrfs_end_transaction.  Even now the code is correct since
btrfs_commit_transaction would handle an aborted transaction but this is
more of an implementation detail. So let's be explicit in handling
failure in btrfs_update_root.

Furthermore btrfs_commit_transaction can also fail and by ignoring it's
return value we could have left the in-memory copy of the root item in
an inconsistent state. So capture the error value which allows us to
correctly revert the RO/RW flags in case of commit failure.

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

btrfs: error out if btrfs_attach_transaction() fails

btrfs_init_new_device() calls btrfs_attach_transaction() to
commit sys chunks, and it should error out if it fails.

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

btrfs: fix BUG_ON in btrfs_init_new_device()

Instead of BUG_ON return error to the caller. And handle the fail
condition by calling the abort transaction and going through the
error path.

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

btrfs: undo writable superblocke when sprouting fails

When new device is being added to seed FS, seed FS is marked writable,
but when we fail to bring in the new device, we missed to undo the
writable part. This patch fixes it.

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

btrfs: Add checker for EXTENT_CSUM

EXTENT_CSUM checker is a relatively easy one, only needs to check:

1) Objectid
   Fixed to BTRFS_EXTENT_CSUM_OBJECTID

2) Key offset alignment
   Must be aligned to sectorsize

3) Item size alignedment
   Must be aligned to csum size

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Add sanity check for EXTENT_DATA when reading out leaf

Add extra checks for item with EXTENT_DATA type.  This checks the
following thing:

0) Key offset
   All key offsets must be aligned to sectorsize.
   Inline extent must have 0 for key offset.

1) Item size
   Uncompressed inline file extent size must match item size.
   (Compressed inline file extent has no information about its on-disk size.)
   Regular/preallocated file extent size must be a fixed value.

2) Every member of regular file extent item
   Including alignment for bytenr and offset, possible value for
   compression/encryption/type.

3) Type/compression/encode must be one of the valid values.

This should be the most comprehensive and strict check in the context
of btrfs_item for EXTENT_DATA.

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ switch to BTRFS_FILE_EXTENT_TYPES, similar to what
  BTRFS_COMPRESS_TYPES does ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Check if item pointer overlaps with the item itself

Function check_leaf() checks if any item pointer points outside of the
leaf, but it doesn't check if the pointer overlaps with the item itself.

Normally only the last item may be the victim, but adding such check is
never a bad idea anyway.

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Refactor check_leaf function for later expansion

Current check_leaf() function does a good job checking key order and
item offset/size.

However it only checks from slot 0 to the last but one slot, this is
good but makes later expansion hard.

So this refactoring iterates from slot 0 to the last slot.
For key comparison, it uses a key with all 0 as initial key, so all
valid keys should be larger than that.

And for item size/offset checks, it compares current item end with
previous item offset.
For slot 0, use leaf end as a special case.

This makes later item/key offset checks and item size checks easier to
be implemented.

Also, makes check_leaf() to return -EUCLEAN other than -EIO to indicate
error.

Signed-off-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: cleanup 'start' subtraction from try uncompressed inline extent

Was added in:
  c8b978188c9a0fd3d535c13debd19d522b726f1f
  "Btrfs: Add zlib compression support"
Survive to near time (from 08.10.2008).

Because 'start' checked for zero before branch, so it's safe to remove
that subtraction.

Signed-off-by: Timofey Titovets <nefelim4ag@gmail.com>
Reviewed-by: Satoru Takeuchi <satoru.takeuchi@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: change how we decide to commit transactions during flushing

Nikolay reported that generic/273 was failing currently with ENOSPC.
Turns out this is because we get to the point where the outstanding
reservations are greater than the pinned space on the fs.  This is a
mistake, previously we used the current reservation amount in
may_commit_transaction, not the entire outstanding reservation amount.
Fix this to find the minimum byte size needed to make progress in
flushing, and pass that into may_commit_transaction.  From there we can
make a smarter decision on whether to commit the transaction or not.
This fixes the failure in generic/273.

From Nikolai, IOW: when we go to the final stage of deciding whether to
do trans commit, instead of passing all the reservations from all
tickets we just pass the reservation for the current ticket. Otherwise,
in case all reservations exceed pinned space, then we don't commit
transaction and fail prematurely. Before we passed num_bytes from
flush_space, where num_bytes was the sum of all pending reserverations,
but now all we do is take the first ticket and commit the trans if we
can satisfy that.

Fixes: 957780eb2788 ("Btrfs: introduce ticketed enospc infrastructure")
Cc: stable@vger.kernel.org # 4.8
Reported-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Tested-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
[ added Nikolai's comment ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: send, apply asynchronous page cache readahead to enhance page read

By analyzing the perf on btrfs send, we found it take large amount of
cpu time on page_cache_sync_readahead. This effort can be reduced after
switching to asynchronous one. Overall performance gain on HDD and SSD
were 9 and 15 percent if simply send a large file.

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

Btrfs: fix memory leak in raid56

The local bio_list may have pending bios when doing cleanup, it can
end up with memory leak if they don't get freed.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: make array types static const, reduces object code size

Don't populate the read-only array types on the stack, instead make
it static const.  Makes the object code smaller by nearly 60 bytes:

Before:
   text    data     bss     dec     hex filename
  90536    6552      64   97152   17b80 fs/btrfs/ioctl.o

After:
   text    data     bss     dec     hex filename
  90414    6616      64   97094   17b46 fs/btrfs/ioctl.o

Signed-off-by: Colin Ian King <colin.king@canonical.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: return -ENOMEM on allocation failure in btrfsic

Forward the correct return value -ENOMEM from btrfsic_dev_state_alloc()
too.

Signed-off-by: Allen Pais <allen.lkml@gmail.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ adjust changelog ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix confusing worker helper info in stacktrace

We've seen the following backtrace stack in ftrace or dmesg log,

  kworker/u16:10-4244  [000] 241942.480955: function:             btrfs_put_ordered_extent
  kworker/u16:10-4244  [000] 241942.480956: kernel_stack:         <stack trace>
=> finish_ordered_fn (ffffffffa0384475)
=> btrfs_scrubparity_helper (ffffffffa03ca577)        <-----"incorrect"
=> btrfs_freespace_write_helper (ffffffffa03ca98e)    <-----"correct"
=> process_one_work (ffffffff81117b2f)
=> worker_thread (ffffffff81118c2a)
=> kthread (ffffffff81121de0)
=> ret_from_fork (ffffffff81d7087a)

btrfs_freespace_write_helper is actually calling normal_worker_helper
instead of btrfs_scrubparity_helper, so somehow kernel has parsed the
incorrect function address while unwinding the stack,
btrfs_scrubparity_helper really shouldn't be shown up.

It's caused by compiler doing inline for our helper function, adding a
noinline tag can fix that.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ use noinline_for_stack ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: remove bio_flags which indicates a meta block of log-tree

Since both committing transaction and writing log-tree are doing
plugging on metadata IO, we can unify to use %sync_writers to benefit
both cases, instead of checking bio_flags while writing meta blocks of
log-tree.

We can remove this bio_flags because in order to write dirty blocks,
log tree also uses btrfs_write_marked_extents(), inside which we
have enabled %sync_writers, therefore, every write goes in a
synchronous way, so does checksuming.

Please also note that, bio_flags is applied per-context while
%sync_writers is applied per-inode, so this might incur some overhead, ie.

1) while log tree is flushing its dirty blocks via
   btrfs_write_marked_extents(), in which %sync_writers is increased
   by one.

2) in the meantime, some writeback operations may happen upon btrfs's
   metadata inode, so these writes go synchronously, too.

However, AFAICS, the overhead is not a big one while the win is that
we unify the two places that needs synchronous way and remove a
special hack/flag.

This removes the bio_flags related stuff for writing log-tree.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: make plug in writing meta blocks really work

We have started plug in btrfs_write_and_wait_marked_extents() but the
generated IOs actually go to device's schedule IO list where the work
is doing in another task, thus the started plug doesn't make any
sense.

And since we wait for IOs immediately after writing meta blocks, it's
the same case as writing log tree, doing sync submit can merge more
IOs.

Signed-off-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: convert all mount option checking code to use btrfs_test_opt

Signed-off-by: Satoru Takeuchi <satoru.takeuchi@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: avoid null pointer dereference on fs_info when calling btrfs_crit

There are checks on fs_info in __btrfs_panic to avoid dereferencing a
null fs_info, however, there is a call to btrfs_crit that may also
dereference a null fs_info. Fix this by adding a check to see if fs_info
is null and only print the s_id if fs_info is non-null.

Detected by CoverityScan CID#401973 ("Dereference after null check")

Fixes: efe120a067c8 ("Btrfs: convert printk to btrfs_ and fix BTRFS prefix")
Signed-off-by: Colin Ian King <colin.king@canonical.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Clean up dead code in root-tree

The value of variable 'can_recover' is never used after being set, thus
it should be removed, as it was never used since the first commit
68a7342c51c95042 ("Btrfs: cleanup orphaned root orphan item").

Signed-off-by: Christos Gkekas <chris.gekas@gmail.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: tests: Fix a memory leak in error handling path in 'run_test()'

If 'btrfs_alloc_path()' fails, we must free the resources already
allocated, as done in the other error handling paths in this function.

Signed-off-by: Christophe JAILLET <christophe.jaillet@wanadoo.fr>
Reviewed-by: Qu Wenruo <quwenruo.btrfs@gmx.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove redundant argument of __link_block_group

__link_block_group is called from only 2 places and at each call site the
space_info being passed is the same as the space info assigned to the passed
cache struct. Let's remove the redundant argument and make the function
reference the space_info from the passed block_group_cache. No functional
changes

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ renamed to link_block_group ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>