Mention branches and keyring.
[releases.git] / btrfs / btrfs_inode.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #ifndef BTRFS_INODE_H
7 #define BTRFS_INODE_H
8
9 #include <linux/hash.h>
10 #include <linux/refcount.h>
11 #include "extent_map.h"
12 #include "extent_io.h"
13 #include "ordered-data.h"
14 #include "delayed-inode.h"
15
16 /*
17  * Since we search a directory based on f_pos (struct dir_context::pos) we have
18  * to start at 2 since '.' and '..' have f_pos of 0 and 1 respectively, so
19  * everybody else has to start at 2 (see btrfs_real_readdir() and dir_emit_dots()).
20  */
21 #define BTRFS_DIR_START_INDEX 2
22
23 /*
24  * ordered_data_close is set by truncate when a file that used
25  * to have good data has been truncated to zero.  When it is set
26  * the btrfs file release call will add this inode to the
27  * ordered operations list so that we make sure to flush out any
28  * new data the application may have written before commit.
29  */
30 enum {
31         BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
32         BTRFS_INODE_DUMMY,
33         BTRFS_INODE_IN_DEFRAG,
34         BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT,
35          /*
36           * Always set under the VFS' inode lock, otherwise it can cause races
37           * during fsync (we start as a fast fsync and then end up in a full
38           * fsync racing with ordered extent completion).
39           */
40         BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
41         BTRFS_INODE_COPY_EVERYTHING,
42         BTRFS_INODE_IN_DELALLOC_LIST,
43         BTRFS_INODE_HAS_PROPS,
44         BTRFS_INODE_SNAPSHOT_FLUSH,
45         /*
46          * Set and used when logging an inode and it serves to signal that an
47          * inode does not have xattrs, so subsequent fsyncs can avoid searching
48          * for xattrs to log. This bit must be cleared whenever a xattr is added
49          * to an inode.
50          */
51         BTRFS_INODE_NO_XATTRS,
52         /*
53          * Set when we are in a context where we need to start a transaction and
54          * have dirty pages with the respective file range locked. This is to
55          * ensure that when reserving space for the transaction, if we are low
56          * on available space and need to flush delalloc, we will not flush
57          * delalloc for this inode, because that could result in a deadlock (on
58          * the file range, inode's io_tree).
59          */
60         BTRFS_INODE_NO_DELALLOC_FLUSH,
61         /*
62          * Set when we are working on enabling verity for a file. Computing and
63          * writing the whole Merkle tree can take a while so we want to prevent
64          * races where two separate tasks attempt to simultaneously start verity
65          * on the same file.
66          */
67         BTRFS_INODE_VERITY_IN_PROGRESS,
68         /* Set when this inode is a free space inode. */
69         BTRFS_INODE_FREE_SPACE_INODE,
70 };
71
72 /* in memory btrfs inode */
73 struct btrfs_inode {
74         /* which subvolume this inode belongs to */
75         struct btrfs_root *root;
76
77         /* key used to find this inode on disk.  This is used by the code
78          * to read in roots of subvolumes
79          */
80         struct btrfs_key location;
81
82         /*
83          * Lock for counters and all fields used to determine if the inode is in
84          * the log or not (last_trans, last_sub_trans, last_log_commit,
85          * logged_trans), to access/update new_delalloc_bytes and to update the
86          * VFS' inode number of bytes used.
87          */
88         spinlock_t lock;
89
90         /* the extent_tree has caches of all the extent mappings to disk */
91         struct extent_map_tree extent_tree;
92
93         /* the io_tree does range state (DIRTY, LOCKED etc) */
94         struct extent_io_tree io_tree;
95
96         /* special utility tree used to record which mirrors have already been
97          * tried when checksums fail for a given block
98          */
99         struct rb_root io_failure_tree;
100         spinlock_t io_failure_lock;
101
102         /*
103          * Keep track of where the inode has extent items mapped in order to
104          * make sure the i_size adjustments are accurate
105          */
106         struct extent_io_tree file_extent_tree;
107
108         /* held while logging the inode in tree-log.c */
109         struct mutex log_mutex;
110
111         /* used to order data wrt metadata */
112         struct btrfs_ordered_inode_tree ordered_tree;
113
114         /* list of all the delalloc inodes in the FS.  There are times we need
115          * to write all the delalloc pages to disk, and this list is used
116          * to walk them all.
117          */
118         struct list_head delalloc_inodes;
119
120         /* node for the red-black tree that links inodes in subvolume root */
121         struct rb_node rb_node;
122
123         unsigned long runtime_flags;
124
125         /* Keep track of who's O_SYNC/fsyncing currently */
126         atomic_t sync_writers;
127
128         /* full 64 bit generation number, struct vfs_inode doesn't have a big
129          * enough field for this.
130          */
131         u64 generation;
132
133         /*
134          * transid of the trans_handle that last modified this inode
135          */
136         u64 last_trans;
137
138         /*
139          * transid that last logged this inode
140          */
141         u64 logged_trans;
142
143         /*
144          * log transid when this inode was last modified
145          */
146         int last_sub_trans;
147
148         /* a local copy of root's last_log_commit */
149         int last_log_commit;
150
151         /*
152          * Total number of bytes pending delalloc, used by stat to calculate the
153          * real block usage of the file. This is used only for files.
154          */
155         u64 delalloc_bytes;
156
157         union {
158                 /*
159                  * Total number of bytes pending delalloc that fall within a file
160                  * range that is either a hole or beyond EOF (and no prealloc extent
161                  * exists in the range). This is always <= delalloc_bytes and this
162                  * is used only for files.
163                  */
164                 u64 new_delalloc_bytes;
165                 /*
166                  * The offset of the last dir index key that was logged.
167                  * This is used only for directories.
168                  */
169                 u64 last_dir_index_offset;
170         };
171
172         /*
173          * total number of bytes pending defrag, used by stat to check whether
174          * it needs COW.
175          */
176         u64 defrag_bytes;
177
178         /*
179          * the size of the file stored in the metadata on disk.  data=ordered
180          * means the in-memory i_size might be larger than the size on disk
181          * because not all the blocks are written yet.
182          */
183         u64 disk_i_size;
184
185         /*
186          * If this is a directory then index_cnt is the counter for the index
187          * number for new files that are created. For an empty directory, this
188          * must be initialized to BTRFS_DIR_START_INDEX.
189          */
190         u64 index_cnt;
191
192         /* Cache the directory index number to speed the dir/file remove */
193         u64 dir_index;
194
195         /* the fsync log has some corner cases that mean we have to check
196          * directories to see if any unlinks have been done before
197          * the directory was logged.  See tree-log.c for all the
198          * details
199          */
200         u64 last_unlink_trans;
201
202         /*
203          * The id/generation of the last transaction where this inode was
204          * either the source or the destination of a clone/dedupe operation.
205          * Used when logging an inode to know if there are shared extents that
206          * need special care when logging checksum items, to avoid duplicate
207          * checksum items in a log (which can lead to a corruption where we end
208          * up with missing checksum ranges after log replay).
209          * Protected by the vfs inode lock.
210          */
211         u64 last_reflink_trans;
212
213         /*
214          * Number of bytes outstanding that are going to need csums.  This is
215          * used in ENOSPC accounting.
216          */
217         u64 csum_bytes;
218
219         /* Backwards incompatible flags, lower half of inode_item::flags  */
220         u32 flags;
221         /* Read-only compatibility flags, upper half of inode_item::flags */
222         u32 ro_flags;
223
224         /*
225          * Counters to keep track of the number of extent item's we may use due
226          * to delalloc and such.  outstanding_extents is the number of extent
227          * items we think we'll end up using, and reserved_extents is the number
228          * of extent items we've reserved metadata for.
229          */
230         unsigned outstanding_extents;
231
232         struct btrfs_block_rsv block_rsv;
233
234         /*
235          * Cached values of inode properties
236          */
237         unsigned prop_compress;         /* per-file compression algorithm */
238         /*
239          * Force compression on the file using the defrag ioctl, could be
240          * different from prop_compress and takes precedence if set
241          */
242         unsigned defrag_compress;
243
244         struct btrfs_delayed_node *delayed_node;
245
246         /* File creation time. */
247         struct timespec64 i_otime;
248
249         /* Hook into fs_info->delayed_iputs */
250         struct list_head delayed_iput;
251
252         struct rw_semaphore i_mmap_lock;
253         struct inode vfs_inode;
254 };
255
256 static inline struct btrfs_inode *BTRFS_I(const struct inode *inode)
257 {
258         return container_of(inode, struct btrfs_inode, vfs_inode);
259 }
260
261 static inline unsigned long btrfs_inode_hash(u64 objectid,
262                                              const struct btrfs_root *root)
263 {
264         u64 h = objectid ^ (root->root_key.objectid * GOLDEN_RATIO_PRIME);
265
266 #if BITS_PER_LONG == 32
267         h = (h >> 32) ^ (h & 0xffffffff);
268 #endif
269
270         return (unsigned long)h;
271 }
272
273 #if BITS_PER_LONG == 32
274
275 /*
276  * On 32 bit systems the i_ino of struct inode is 32 bits (unsigned long), so
277  * we use the inode's location objectid which is a u64 to avoid truncation.
278  */
279 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
280 {
281         u64 ino = inode->location.objectid;
282
283         /* type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY: subvol dir */
284         if (inode->location.type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY)
285                 ino = inode->vfs_inode.i_ino;
286         return ino;
287 }
288
289 #else
290
291 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
292 {
293         return inode->vfs_inode.i_ino;
294 }
295
296 #endif
297
298 static inline void btrfs_i_size_write(struct btrfs_inode *inode, u64 size)
299 {
300         i_size_write(&inode->vfs_inode, size);
301         inode->disk_i_size = size;
302 }
303
304 static inline bool btrfs_is_free_space_inode(struct btrfs_inode *inode)
305 {
306         return test_bit(BTRFS_INODE_FREE_SPACE_INODE, &inode->runtime_flags);
307 }
308
309 static inline bool is_data_inode(struct inode *inode)
310 {
311         return btrfs_ino(BTRFS_I(inode)) != BTRFS_BTREE_INODE_OBJECTID;
312 }
313
314 static inline void btrfs_mod_outstanding_extents(struct btrfs_inode *inode,
315                                                  int mod)
316 {
317         lockdep_assert_held(&inode->lock);
318         inode->outstanding_extents += mod;
319         if (btrfs_is_free_space_inode(inode))
320                 return;
321         trace_btrfs_inode_mod_outstanding_extents(inode->root, btrfs_ino(inode),
322                                                   mod);
323 }
324
325 /*
326  * Called every time after doing a buffered, direct IO or memory mapped write.
327  *
328  * This is to ensure that if we write to a file that was previously fsynced in
329  * the current transaction, then try to fsync it again in the same transaction,
330  * we will know that there were changes in the file and that it needs to be
331  * logged.
332  */
333 static inline void btrfs_set_inode_last_sub_trans(struct btrfs_inode *inode)
334 {
335         spin_lock(&inode->lock);
336         inode->last_sub_trans = inode->root->log_transid;
337         spin_unlock(&inode->lock);
338 }
339
340 /*
341  * Should be called while holding the inode's VFS lock in exclusive mode or in a
342  * context where no one else can access the inode concurrently (during inode
343  * creation or when loading an inode from disk).
344  */
345 static inline void btrfs_set_inode_full_sync(struct btrfs_inode *inode)
346 {
347         set_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
348         /*
349          * The inode may have been part of a reflink operation in the last
350          * transaction that modified it, and then a fsync has reset the
351          * last_reflink_trans to avoid subsequent fsyncs in the same
352          * transaction to do unnecessary work. So update last_reflink_trans
353          * to the last_trans value (we have to be pessimistic and assume a
354          * reflink happened).
355          *
356          * The ->last_trans is protected by the inode's spinlock and we can
357          * have a concurrent ordered extent completion update it. Also set
358          * last_reflink_trans to ->last_trans only if the former is less than
359          * the later, because we can be called in a context where
360          * last_reflink_trans was set to the current transaction generation
361          * while ->last_trans was not yet updated in the current transaction,
362          * and therefore has a lower value.
363          */
364         spin_lock(&inode->lock);
365         if (inode->last_reflink_trans < inode->last_trans)
366                 inode->last_reflink_trans = inode->last_trans;
367         spin_unlock(&inode->lock);
368 }
369
370 static inline bool btrfs_inode_in_log(struct btrfs_inode *inode, u64 generation)
371 {
372         bool ret = false;
373
374         spin_lock(&inode->lock);
375         if (inode->logged_trans == generation &&
376             inode->last_sub_trans <= inode->last_log_commit &&
377             inode->last_sub_trans <= inode->root->last_log_commit)
378                 ret = true;
379         spin_unlock(&inode->lock);
380         return ret;
381 }
382
383 /*
384  * Check if the inode has flags compatible with compression
385  */
386 static inline bool btrfs_inode_can_compress(const struct btrfs_inode *inode)
387 {
388         if (inode->flags & BTRFS_INODE_NODATACOW ||
389             inode->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)
390                 return false;
391         return true;
392 }
393
394 /*
395  * btrfs_inode_item stores flags in a u64, btrfs_inode stores them in two
396  * separate u32s. These two functions convert between the two representations.
397  */
398 static inline u64 btrfs_inode_combine_flags(u32 flags, u32 ro_flags)
399 {
400         return (flags | ((u64)ro_flags << 32));
401 }
402
403 static inline void btrfs_inode_split_flags(u64 inode_item_flags,
404                                            u32 *flags, u32 *ro_flags)
405 {
406         *flags = (u32)inode_item_flags;
407         *ro_flags = (u32)(inode_item_flags >> 32);
408 }
409
410 /* Array of bytes with variable length, hexadecimal format 0x1234 */
411 #define CSUM_FMT                                "0x%*phN"
412 #define CSUM_FMT_VALUE(size, bytes)             size, bytes
413
414 static inline void btrfs_print_data_csum_error(struct btrfs_inode *inode,
415                 u64 logical_start, u8 *csum, u8 *csum_expected, int mirror_num)
416 {
417         struct btrfs_root *root = inode->root;
418         const u32 csum_size = root->fs_info->csum_size;
419
420         /* Output minus objectid, which is more meaningful */
421         if (root->root_key.objectid >= BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID)
422                 btrfs_warn_rl(root->fs_info,
423 "csum failed root %lld ino %lld off %llu csum " CSUM_FMT " expected csum " CSUM_FMT " mirror %d",
424                         root->root_key.objectid, btrfs_ino(inode),
425                         logical_start,
426                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum),
427                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum_expected),
428                         mirror_num);
429         else
430                 btrfs_warn_rl(root->fs_info,
431 "csum failed root %llu ino %llu off %llu csum " CSUM_FMT " expected csum " CSUM_FMT " mirror %d",
432                         root->root_key.objectid, btrfs_ino(inode),
433                         logical_start,
434                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum),
435                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum_expected),
436                         mirror_num);
437 }
438
439 #endif