33811e896623f0480de392dc2b82d64b1db45019
[releases.git] / 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 };
69
70 /* in memory btrfs inode */
71 struct btrfs_inode {
72         /* which subvolume this inode belongs to */
73         struct btrfs_root *root;
74
75         /* key used to find this inode on disk.  This is used by the code
76          * to read in roots of subvolumes
77          */
78         struct btrfs_key location;
79
80         /*
81          * Lock for counters and all fields used to determine if the inode is in
82          * the log or not (last_trans, last_sub_trans, last_log_commit,
83          * logged_trans), to access/update new_delalloc_bytes and to update the
84          * VFS' inode number of bytes used.
85          */
86         spinlock_t lock;
87
88         /* the extent_tree has caches of all the extent mappings to disk */
89         struct extent_map_tree extent_tree;
90
91         /* the io_tree does range state (DIRTY, LOCKED etc) */
92         struct extent_io_tree io_tree;
93
94         /* special utility tree used to record which mirrors have already been
95          * tried when checksums fail for a given block
96          */
97         struct extent_io_tree io_failure_tree;
98
99         /*
100          * Keep track of where the inode has extent items mapped in order to
101          * make sure the i_size adjustments are accurate
102          */
103         struct extent_io_tree file_extent_tree;
104
105         /* held while logging the inode in tree-log.c */
106         struct mutex log_mutex;
107
108         /* used to order data wrt metadata */
109         struct btrfs_ordered_inode_tree ordered_tree;
110
111         /* list of all the delalloc inodes in the FS.  There are times we need
112          * to write all the delalloc pages to disk, and this list is used
113          * to walk them all.
114          */
115         struct list_head delalloc_inodes;
116
117         /* node for the red-black tree that links inodes in subvolume root */
118         struct rb_node rb_node;
119
120         unsigned long runtime_flags;
121
122         /* Keep track of who's O_SYNC/fsyncing currently */
123         atomic_t sync_writers;
124
125         /* full 64 bit generation number, struct vfs_inode doesn't have a big
126          * enough field for this.
127          */
128         u64 generation;
129
130         /*
131          * transid of the trans_handle that last modified this inode
132          */
133         u64 last_trans;
134
135         /*
136          * transid that last logged this inode
137          */
138         u64 logged_trans;
139
140         /*
141          * log transid when this inode was last modified
142          */
143         int last_sub_trans;
144
145         /* a local copy of root's last_log_commit */
146         int last_log_commit;
147
148         /*
149          * Total number of bytes pending delalloc, used by stat to calculate the
150          * real block usage of the file. This is used only for files.
151          */
152         u64 delalloc_bytes;
153
154         union {
155                 /*
156                  * Total number of bytes pending delalloc that fall within a file
157                  * range that is either a hole or beyond EOF (and no prealloc extent
158                  * exists in the range). This is always <= delalloc_bytes and this
159                  * is used only for files.
160                  */
161                 u64 new_delalloc_bytes;
162                 /*
163                  * The offset of the last dir index key that was logged.
164                  * This is used only for directories.
165                  */
166                 u64 last_dir_index_offset;
167         };
168
169         /*
170          * total number of bytes pending defrag, used by stat to check whether
171          * it needs COW.
172          */
173         u64 defrag_bytes;
174
175         /*
176          * the size of the file stored in the metadata on disk.  data=ordered
177          * means the in-memory i_size might be larger than the size on disk
178          * because not all the blocks are written yet.
179          */
180         u64 disk_i_size;
181
182         /*
183          * If this is a directory then index_cnt is the counter for the index
184          * number for new files that are created. For an empty directory, this
185          * must be initialized to BTRFS_DIR_START_INDEX.
186          */
187         u64 index_cnt;
188
189         /* Cache the directory index number to speed the dir/file remove */
190         u64 dir_index;
191
192         /* the fsync log has some corner cases that mean we have to check
193          * directories to see if any unlinks have been done before
194          * the directory was logged.  See tree-log.c for all the
195          * details
196          */
197         u64 last_unlink_trans;
198
199         /*
200          * The id/generation of the last transaction where this inode was
201          * either the source or the destination of a clone/dedupe operation.
202          * Used when logging an inode to know if there are shared extents that
203          * need special care when logging checksum items, to avoid duplicate
204          * checksum items in a log (which can lead to a corruption where we end
205          * up with missing checksum ranges after log replay).
206          * Protected by the vfs inode lock.
207          */
208         u64 last_reflink_trans;
209
210         /*
211          * Number of bytes outstanding that are going to need csums.  This is
212          * used in ENOSPC accounting.
213          */
214         u64 csum_bytes;
215
216         /* Backwards incompatible flags, lower half of inode_item::flags  */
217         u32 flags;
218         /* Read-only compatibility flags, upper half of inode_item::flags */
219         u32 ro_flags;
220
221         /*
222          * Counters to keep track of the number of extent item's we may use due
223          * to delalloc and such.  outstanding_extents is the number of extent
224          * items we think we'll end up using, and reserved_extents is the number
225          * of extent items we've reserved metadata for.
226          */
227         unsigned outstanding_extents;
228
229         struct btrfs_block_rsv block_rsv;
230
231         /*
232          * Cached values of inode properties
233          */
234         unsigned prop_compress;         /* per-file compression algorithm */
235         /*
236          * Force compression on the file using the defrag ioctl, could be
237          * different from prop_compress and takes precedence if set
238          */
239         unsigned defrag_compress;
240
241         struct btrfs_delayed_node *delayed_node;
242
243         /* File creation time. */
244         struct timespec64 i_otime;
245
246         /* Hook into fs_info->delayed_iputs */
247         struct list_head delayed_iput;
248
249         struct rw_semaphore i_mmap_lock;
250         struct inode vfs_inode;
251 };
252
253 static inline u32 btrfs_inode_sectorsize(const struct btrfs_inode *inode)
254 {
255         return inode->root->fs_info->sectorsize;
256 }
257
258 static inline struct btrfs_inode *BTRFS_I(const struct inode *inode)
259 {
260         return container_of(inode, struct btrfs_inode, vfs_inode);
261 }
262
263 static inline unsigned long btrfs_inode_hash(u64 objectid,
264                                              const struct btrfs_root *root)
265 {
266         u64 h = objectid ^ (root->root_key.objectid * GOLDEN_RATIO_PRIME);
267
268 #if BITS_PER_LONG == 32
269         h = (h >> 32) ^ (h & 0xffffffff);
270 #endif
271
272         return (unsigned long)h;
273 }
274
275 static inline void btrfs_insert_inode_hash(struct inode *inode)
276 {
277         unsigned long h = btrfs_inode_hash(inode->i_ino, BTRFS_I(inode)->root);
278
279         __insert_inode_hash(inode, h);
280 }
281
282 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
283 {
284         u64 ino = inode->location.objectid;
285
286         /*
287          * !ino: btree_inode
288          * type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY: subvol dir
289          */
290         if (!ino || inode->location.type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY)
291                 ino = inode->vfs_inode.i_ino;
292         return ino;
293 }
294
295 static inline void btrfs_i_size_write(struct btrfs_inode *inode, u64 size)
296 {
297         i_size_write(&inode->vfs_inode, size);
298         inode->disk_i_size = size;
299 }
300
301 static inline bool btrfs_is_free_space_inode(struct btrfs_inode *inode)
302 {
303         struct btrfs_root *root = inode->root;
304
305         if (root == root->fs_info->tree_root &&
306             btrfs_ino(inode) != BTRFS_BTREE_INODE_OBJECTID)
307                 return true;
308         if (inode->location.objectid == BTRFS_FREE_INO_OBJECTID)
309                 return true;
310         return false;
311 }
312
313 static inline bool is_data_inode(struct inode *inode)
314 {
315         return btrfs_ino(BTRFS_I(inode)) != BTRFS_BTREE_INODE_OBJECTID;
316 }
317
318 static inline void btrfs_mod_outstanding_extents(struct btrfs_inode *inode,
319                                                  int mod)
320 {
321         lockdep_assert_held(&inode->lock);
322         inode->outstanding_extents += mod;
323         if (btrfs_is_free_space_inode(inode))
324                 return;
325         trace_btrfs_inode_mod_outstanding_extents(inode->root, btrfs_ino(inode),
326                                                   mod);
327 }
328
329 /*
330  * Called every time after doing a buffered, direct IO or memory mapped write.
331  *
332  * This is to ensure that if we write to a file that was previously fsynced in
333  * the current transaction, then try to fsync it again in the same transaction,
334  * we will know that there were changes in the file and that it needs to be
335  * logged.
336  */
337 static inline void btrfs_set_inode_last_sub_trans(struct btrfs_inode *inode)
338 {
339         spin_lock(&inode->lock);
340         inode->last_sub_trans = inode->root->log_transid;
341         spin_unlock(&inode->lock);
342 }
343
344 /*
345  * Should be called while holding the inode's VFS lock in exclusive mode or in a
346  * context where no one else can access the inode concurrently (during inode
347  * creation or when loading an inode from disk).
348  */
349 static inline void btrfs_set_inode_full_sync(struct btrfs_inode *inode)
350 {
351         set_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
352         /*
353          * The inode may have been part of a reflink operation in the last
354          * transaction that modified it, and then a fsync has reset the
355          * last_reflink_trans to avoid subsequent fsyncs in the same
356          * transaction to do unnecessary work. So update last_reflink_trans
357          * to the last_trans value (we have to be pessimistic and assume a
358          * reflink happened).
359          *
360          * The ->last_trans is protected by the inode's spinlock and we can
361          * have a concurrent ordered extent completion update it. Also set
362          * last_reflink_trans to ->last_trans only if the former is less than
363          * the later, because we can be called in a context where
364          * last_reflink_trans was set to the current transaction generation
365          * while ->last_trans was not yet updated in the current transaction,
366          * and therefore has a lower value.
367          */
368         spin_lock(&inode->lock);
369         if (inode->last_reflink_trans < inode->last_trans)
370                 inode->last_reflink_trans = inode->last_trans;
371         spin_unlock(&inode->lock);
372 }
373
374 static inline bool btrfs_inode_in_log(struct btrfs_inode *inode, u64 generation)
375 {
376         bool ret = false;
377
378         spin_lock(&inode->lock);
379         if (inode->logged_trans == generation &&
380             inode->last_sub_trans <= inode->last_log_commit &&
381             inode->last_sub_trans <= inode->root->last_log_commit)
382                 ret = true;
383         spin_unlock(&inode->lock);
384         return ret;
385 }
386
387 /*
388  * Check if the inode has flags compatible with compression
389  */
390 static inline bool btrfs_inode_can_compress(const struct btrfs_inode *inode)
391 {
392         if (inode->flags & BTRFS_INODE_NODATACOW ||
393             inode->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)
394                 return false;
395         return true;
396 }
397
398 /*
399  * btrfs_inode_item stores flags in a u64, btrfs_inode stores them in two
400  * separate u32s. These two functions convert between the two representations.
401  */
402 static inline u64 btrfs_inode_combine_flags(u32 flags, u32 ro_flags)
403 {
404         return (flags | ((u64)ro_flags << 32));
405 }
406
407 static inline void btrfs_inode_split_flags(u64 inode_item_flags,
408                                            u32 *flags, u32 *ro_flags)
409 {
410         *flags = (u32)inode_item_flags;
411         *ro_flags = (u32)(inode_item_flags >> 32);
412 }
413
414 /* Array of bytes with variable length, hexadecimal format 0x1234 */
415 #define CSUM_FMT                                "0x%*phN"
416 #define CSUM_FMT_VALUE(size, bytes)             size, bytes
417
418 static inline void btrfs_print_data_csum_error(struct btrfs_inode *inode,
419                 u64 logical_start, u8 *csum, u8 *csum_expected, int mirror_num)
420 {
421         struct btrfs_root *root = inode->root;
422         const u32 csum_size = root->fs_info->csum_size;
423
424         /* Output minus objectid, which is more meaningful */
425         if (root->root_key.objectid >= BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID)
426                 btrfs_warn_rl(root->fs_info,
427 "csum failed root %lld ino %lld off %llu csum " CSUM_FMT " expected csum " CSUM_FMT " mirror %d",
428                         root->root_key.objectid, btrfs_ino(inode),
429                         logical_start,
430                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum),
431                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum_expected),
432                         mirror_num);
433         else
434                 btrfs_warn_rl(root->fs_info,
435 "csum failed root %llu ino %llu off %llu csum " CSUM_FMT " expected csum " CSUM_FMT " mirror %d",
436                         root->root_key.objectid, btrfs_ino(inode),
437                         logical_start,
438                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum),
439                         CSUM_FMT_VALUE(csum_size, csum_expected),
440                         mirror_num);
441 }
442
443 #endif