fs/btrfs/backref.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2011 STRATO.  All rights reserved.
   4  */
   5
   6 #include <linux/mm.h>
   7 #include <linux/rbtree.h>
   8 #include <trace/events/btrfs.h>
   9 #include "ctree.h"
  10 #include "disk-io.h"
  11 #include "backref.h"
  12 #include "ulist.h"
  13 #include "transaction.h"
  14 #include "delayed-ref.h"
  15 #include "locking.h"
  16 #include "misc.h"
  17 #include "tree-mod-log.h"
  18 #include "fs.h"
  19 #include "accessors.h"
  20 #include "extent-tree.h"
  21 #include "relocation.h"
  22 #include "tree-checker.h"
  23
  24 /* Just arbitrary numbers so we can be sure one of these happened. */
  25 #define BACKREF_FOUND_SHARED     6
  26 #define BACKREF_FOUND_NOT_SHARED 7
  27
  28 struct extent_inode_elem {
  29         u64 inum;
  30         u64 offset;
  31         u64 num_bytes;
  32         struct extent_inode_elem *next;
  33 };
  34
  35 static int check_extent_in_eb(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
  36                               const struct btrfs_key *key,
  37                               const struct extent_buffer *eb,
  38                               const struct btrfs_file_extent_item *fi,
  39                               struct extent_inode_elem **eie)
  40 {
  41         const u64 data_len = btrfs_file_extent_num_bytes(eb, fi);
  42         u64 offset = key->offset;
  43         struct extent_inode_elem *e;
  44         const u64 *root_ids;
  45         int root_count;
  46         bool cached;
  47
  48         if (!ctx->ignore_extent_item_pos &&
  49             !btrfs_file_extent_compression(eb, fi) &&
  50             !btrfs_file_extent_encryption(eb, fi) &&
  51             !btrfs_file_extent_other_encoding(eb, fi)) {
  52                 u64 data_offset;
  53
  54                 data_offset = btrfs_file_extent_offset(eb, fi);
  55
  56                 if (ctx->extent_item_pos < data_offset ||
  57                     ctx->extent_item_pos >= data_offset + data_len)
  58                         return 1;
  59                 offset += ctx->extent_item_pos - data_offset;
  60         }
  61
  62         if (!ctx->indirect_ref_iterator || !ctx->cache_lookup)
  63                 goto add_inode_elem;
  64
  65         cached = ctx->cache_lookup(eb->start, ctx->user_ctx, &root_ids,
  66                                    &root_count);
  67         if (!cached)
  68                 goto add_inode_elem;
  69
  70         for (int i = 0; i < root_count; i++) {
  71                 int ret;
  72
  73                 ret = ctx->indirect_ref_iterator(key->objectid, offset,
  74                                                  data_len, root_ids[i],
  75                                                  ctx->user_ctx);
  76                 if (ret)
  77                         return ret;
  78         }
  79
  80 add_inode_elem:
  81         e = kmalloc(sizeof(*e), GFP_NOFS);
  82         if (!e)
  83                 return -ENOMEM;
  84
  85         e->next = *eie;
  86         e->inum = key->objectid;
  87         e->offset = offset;
  88         e->num_bytes = data_len;
  89         *eie = e;
  90
  91         return 0;
  92 }
  93
  94 static void free_inode_elem_list(struct extent_inode_elem *eie)
  95 {
  96         struct extent_inode_elem *eie_next;
  97
  98         for (; eie; eie = eie_next) {
  99                 eie_next = eie->next;
 100                 kfree(eie);
 101         }
 102 }
 103
 104 static int find_extent_in_eb(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
 105                              const struct extent_buffer *eb,
 106                              struct extent_inode_elem **eie)
 107 {
 108         u64 disk_byte;
 109         struct btrfs_key key;
 110         struct btrfs_file_extent_item *fi;
 111         int slot;
 112         int nritems;
 113         int extent_type;
 114         int ret;
 115
 116         /*
 117          * from the shared data ref, we only have the leaf but we need
 118          * the key. thus, we must look into all items and see that we
 119          * find one (some) with a reference to our extent item.
 120          */
 121         nritems = btrfs_header_nritems(eb);
 122         for (slot = 0; slot < nritems; ++slot) {
 123                 btrfs_item_key_to_cpu(eb, &key, slot);
 124                 if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
 125                         continue;
 126                 fi = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_file_extent_item);
 127                 extent_type = btrfs_file_extent_type(eb, fi);
 128                 if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
 129                         continue;
 130                 /* don't skip BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC, we can handle that */
 131                 disk_byte = btrfs_file_extent_disk_bytenr(eb, fi);
 132                 if (disk_byte != ctx->bytenr)
 133                         continue;
 134
 135                 ret = check_extent_in_eb(ctx, &key, eb, fi, eie);
 136                 if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP || ret < 0)
 137                         return ret;
 138         }
 139
 140         return 0;
 141 }
 142
 143 struct preftree {
 144         struct rb_root_cached root;
 145         unsigned int count;
 146 };
 147
 148 #define PREFTREE_INIT   { .root = RB_ROOT_CACHED, .count = 0 }
 149
 150 struct preftrees {
 151         struct preftree direct;    /* BTRFS_SHARED_[DATA|BLOCK]_REF_KEY */
 152         struct preftree indirect;  /* BTRFS_[TREE_BLOCK|EXTENT_DATA]_REF_KEY */
 153         struct preftree indirect_missing_keys;
 154 };
 155
 156 /*
 157  * Checks for a shared extent during backref search.
 158  *
 159  * The share_count tracks prelim_refs (direct and indirect) having a
 160  * ref->count >0:
 161  *  - incremented when a ref->count transitions to >0
 162  *  - decremented when a ref->count transitions to <1
 163  */
 164 struct share_check {
 165         struct btrfs_backref_share_check_ctx *ctx;
 166         struct btrfs_root *root;
 167         u64 inum;
 168         u64 data_bytenr;
 169         u64 data_extent_gen;
 170         /*
 171          * Counts number of inodes that refer to an extent (different inodes in
 172          * the same root or different roots) that we could find. The sharedness
 173          * check typically stops once this counter gets greater than 1, so it
 174          * may not reflect the total number of inodes.
 175          */
 176         int share_count;
 177         /*
 178          * The number of times we found our inode refers to the data extent we
 179          * are determining the sharedness. In other words, how many file extent
 180          * items we could find for our inode that point to our target data
 181          * extent. The value we get here after finishing the extent sharedness
 182          * check may be smaller than reality, but if it ends up being greater
 183          * than 1, then we know for sure the inode has multiple file extent
 184          * items that point to our inode, and we can safely assume it's useful
 185          * to cache the sharedness check result.
 186          */
 187         int self_ref_count;
 188         bool have_delayed_delete_refs;
 189 };
 190
 191 static inline int extent_is_shared(struct share_check *sc)
 192 {
 193         return (sc && sc->share_count > 1) ? BACKREF_FOUND_SHARED : 0;
 194 }
 195
 196 static struct kmem_cache *btrfs_prelim_ref_cache;
 197
 198 int __init btrfs_prelim_ref_init(void)
 199 {
 200         btrfs_prelim_ref_cache = kmem_cache_create("btrfs_prelim_ref",
 201                                         sizeof(struct prelim_ref), 0, 0, NULL);
 202         if (!btrfs_prelim_ref_cache)
 203                 return -ENOMEM;
 204         return 0;
 205 }
 206
 207 void __cold btrfs_prelim_ref_exit(void)
 208 {
 209         kmem_cache_destroy(btrfs_prelim_ref_cache);
 210 }
 211
 212 static void free_pref(struct prelim_ref *ref)
 213 {
 214         kmem_cache_free(btrfs_prelim_ref_cache, ref);
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Return 0 when both refs are for the same block (and can be merged).
 219  * A -1 return indicates ref1 is a 'lower' block than ref2, while 1
 220  * indicates a 'higher' block.
 221  */
 222 static int prelim_ref_compare(struct prelim_ref *ref1,
 223                               struct prelim_ref *ref2)
 224 {
 225         if (ref1->level < ref2->level)
 226                 return -1;
 227         if (ref1->level > ref2->level)
 228                 return 1;
 229         if (ref1->root_id < ref2->root_id)
 230                 return -1;
 231         if (ref1->root_id > ref2->root_id)
 232                 return 1;
 233         if (ref1->key_for_search.type < ref2->key_for_search.type)
 234                 return -1;
 235         if (ref1->key_for_search.type > ref2->key_for_search.type)
 236                 return 1;
 237         if (ref1->key_for_search.objectid < ref2->key_for_search.objectid)
 238                 return -1;
 239         if (ref1->key_for_search.objectid > ref2->key_for_search.objectid)
 240                 return 1;
 241         if (ref1->key_for_search.offset < ref2->key_for_search.offset)
 242                 return -1;
 243         if (ref1->key_for_search.offset > ref2->key_for_search.offset)
 244                 return 1;
 245         if (ref1->parent < ref2->parent)
 246                 return -1;
 247         if (ref1->parent > ref2->parent)
 248                 return 1;
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 static void update_share_count(struct share_check *sc, int oldcount,
 254                                int newcount, struct prelim_ref *newref)
 255 {
 256         if ((!sc) || (oldcount == 0 && newcount < 1))
 257                 return;
 258
 259         if (oldcount > 0 && newcount < 1)
 260                 sc->share_count--;
 261         else if (oldcount < 1 && newcount > 0)
 262                 sc->share_count++;
 263
 264         if (newref->root_id == sc->root->root_key.objectid &&
 265             newref->wanted_disk_byte == sc->data_bytenr &&
 266             newref->key_for_search.objectid == sc->inum)
 267                 sc->self_ref_count += newref->count;
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Add @newref to the @root rbtree, merging identical refs.
 272  *
 273  * Callers should assume that newref has been freed after calling.
 274  */
 275 static void prelim_ref_insert(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
 276                               struct preftree *preftree,
 277                               struct prelim_ref *newref,
 278                               struct share_check *sc)
 279 {
 280         struct rb_root_cached *root;
 281         struct rb_node **p;
 282         struct rb_node *parent = NULL;
 283         struct prelim_ref *ref;
 284         int result;
 285         bool leftmost = true;
 286
 287         root = &preftree->root;
 288         p = &root->rb_root.rb_node;
 289
 290         while (*p) {
 291                 parent = *p;
 292                 ref = rb_entry(parent, struct prelim_ref, rbnode);
 293                 result = prelim_ref_compare(ref, newref);
 294                 if (result < 0) {
 295                         p = &(*p)->rb_left;
 296                 } else if (result > 0) {
 297                         p = &(*p)->rb_right;
 298                         leftmost = false;
 299                 } else {
 300                         /* Identical refs, merge them and free @newref */
 301                         struct extent_inode_elem *eie = ref->inode_list;
 302
 303                         while (eie && eie->next)
 304                                 eie = eie->next;
 305
 306                         if (!eie)
 307                                 ref->inode_list = newref->inode_list;
 308                         else
 309                                 eie->next = newref->inode_list;
 310                         trace_btrfs_prelim_ref_merge(fs_info, ref, newref,
 311                                                      preftree->count);
 312                         /*
 313                          * A delayed ref can have newref->count < 0.
 314                          * The ref->count is updated to follow any
 315                          * BTRFS_[ADD|DROP]_DELAYED_REF actions.
 316                          */
 317                         update_share_count(sc, ref->count,
 318                                            ref->count + newref->count, newref);
 319                         ref->count += newref->count;
 320                         free_pref(newref);
 321                         return;
 322                 }
 323         }
 324
 325         update_share_count(sc, 0, newref->count, newref);
 326         preftree->count++;
 327         trace_btrfs_prelim_ref_insert(fs_info, newref, NULL, preftree->count);
 328         rb_link_node(&newref->rbnode, parent, p);
 329         rb_insert_color_cached(&newref->rbnode, root, leftmost);
 330 }
 331
 332 /*
 333  * Release the entire tree.  We don't care about internal consistency so
 334  * just free everything and then reset the tree root.
 335  */
 336 static void prelim_release(struct preftree *preftree)
 337 {
 338         struct prelim_ref *ref, *next_ref;
 339
 340         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(ref, next_ref,
 341                                              &preftree->root.rb_root, rbnode) {
 342                 free_inode_elem_list(ref->inode_list);
 343                 free_pref(ref);
 344         }
 345
 346         preftree->root = RB_ROOT_CACHED;
 347         preftree->count = 0;
 348 }
 349
 350 /*
 351  * the rules for all callers of this function are:
 352  * - obtaining the parent is the goal
 353  * - if you add a key, you must know that it is a correct key
 354  * - if you cannot add the parent or a correct key, then we will look into the
 355  *   block later to set a correct key
 356  *
 357  * delayed refs
 358  * ============
 359  *        backref type | shared | indirect | shared | indirect
 360  * information         |   tree |     tree |   data |     data
 361  * --------------------+--------+----------+--------+----------
 362  *      parent logical |    y   |     -    |    -   |     -
 363  *      key to resolve |    -   |     y    |    y   |     y
 364  *  tree block logical |    -   |     -    |    -   |     -
 365  *  root for resolving |    y   |     y    |    y   |     y
 366  *
 367  * - column 1:       we've the parent -> done
 368  * - column 2, 3, 4: we use the key to find the parent
 369  *
 370  * on disk refs (inline or keyed)
 371  * ==============================
 372  *        backref type | shared | indirect | shared | indirect
 373  * information         |   tree |     tree |   data |     data
 374  * --------------------+--------+----------+--------+----------
 375  *      parent logical |    y   |     -    |    y   |     -
 376  *      key to resolve |    -   |     -    |    -   |     y
 377  *  tree block logical |    y   |     y    |    y   |     y
 378  *  root for resolving |    -   |     y    |    y   |     y
 379  *
 380  * - column 1, 3: we've the parent -> done
 381  * - column 2:    we take the first key from the block to find the parent
 382  *                (see add_missing_keys)
 383  * - column 4:    we use the key to find the parent
 384  *
 385  * additional information that's available but not required to find the parent
 386  * block might help in merging entries to gain some speed.
 387  */
 388 static int add_prelim_ref(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
 389                           struct preftree *preftree, u64 root_id,
 390                           const struct btrfs_key *key, int level, u64 parent,
 391                           u64 wanted_disk_byte, int count,
 392                           struct share_check *sc, gfp_t gfp_mask)
 393 {
 394         struct prelim_ref *ref;
 395
 396         if (root_id == BTRFS_DATA_RELOC_TREE_OBJECTID)
 397                 return 0;
 398
 399         ref = kmem_cache_alloc(btrfs_prelim_ref_cache, gfp_mask);
 400         if (!ref)
 401                 return -ENOMEM;
 402
 403         ref->root_id = root_id;
 404         if (key)
 405                 ref->key_for_search = *key;
 406         else
 407                 memset(&ref->key_for_search, 0, sizeof(ref->key_for_search));
 408
 409         ref->inode_list = NULL;
 410         ref->level = level;
 411         ref->count = count;
 412         ref->parent = parent;
 413         ref->wanted_disk_byte = wanted_disk_byte;
 414         prelim_ref_insert(fs_info, preftree, ref, sc);
 415         return extent_is_shared(sc);
 416 }
 417
 418 /* direct refs use root == 0, key == NULL */
 419 static int add_direct_ref(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
 420                           struct preftrees *preftrees, int level, u64 parent,
 421                           u64 wanted_disk_byte, int count,
 422                           struct share_check *sc, gfp_t gfp_mask)
 423 {
 424         return add_prelim_ref(fs_info, &preftrees->direct, 0, NULL, level,
 425                               parent, wanted_disk_byte, count, sc, gfp_mask);
 426 }
 427
 428 /* indirect refs use parent == 0 */
 429 static int add_indirect_ref(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
 430                             struct preftrees *preftrees, u64 root_id,
 431                             const struct btrfs_key *key, int level,
 432                             u64 wanted_disk_byte, int count,
 433                             struct share_check *sc, gfp_t gfp_mask)
 434 {
 435         struct preftree *tree = &preftrees->indirect;
 436
 437         if (!key)
 438                 tree = &preftrees->indirect_missing_keys;
 439         return add_prelim_ref(fs_info, tree, root_id, key, level, 0,
 440                               wanted_disk_byte, count, sc, gfp_mask);
 441 }
 442
 443 static int is_shared_data_backref(struct preftrees *preftrees, u64 bytenr)
 444 {
 445         struct rb_node **p = &preftrees->direct.root.rb_root.rb_node;
 446         struct rb_node *parent = NULL;
 447         struct prelim_ref *ref = NULL;
 448         struct prelim_ref target = {};
 449         int result;
 450
 451         target.parent = bytenr;
 452
 453         while (*p) {
 454                 parent = *p;
 455                 ref = rb_entry(parent, struct prelim_ref, rbnode);
 456                 result = prelim_ref_compare(ref, &target);
 457
 458                 if (result < 0)
 459                         p = &(*p)->rb_left;
 460                 else if (result > 0)
 461                         p = &(*p)->rb_right;
 462                 else
 463                         return 1;
 464         }
 465         return 0;
 466 }
 467
 468 static int add_all_parents(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
 469                            struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path,
 470                            struct ulist *parents,
 471                            struct preftrees *preftrees, struct prelim_ref *ref,
 472                            int level)
 473 {
 474         int ret = 0;
 475         int slot;
 476         struct extent_buffer *eb;
 477         struct btrfs_key key;
 478         struct btrfs_key *key_for_search = &ref->key_for_search;
 479         struct btrfs_file_extent_item *fi;
 480         struct extent_inode_elem *eie = NULL, *old = NULL;
 481         u64 disk_byte;
 482         u64 wanted_disk_byte = ref->wanted_disk_byte;
 483         u64 count = 0;
 484         u64 data_offset;
 485         u8 type;
 486
 487         if (level != 0) {
 488                 eb = path->nodes[level];
 489                 ret = ulist_add(parents, eb->start, 0, GFP_NOFS);
 490                 if (ret < 0)
 491                         return ret;
 492                 return 0;
 493         }
 494
 495         /*
 496          * 1. We normally enter this function with the path already pointing to
 497          *    the first item to check. But sometimes, we may enter it with
 498          *    slot == nritems.
 499          * 2. We are searching for normal backref but bytenr of this leaf
 500          *    matches shared data backref
 501          * 3. The leaf owner is not equal to the root we are searching
 502          *
 503          * For these cases, go to the next leaf before we continue.
 504          */
 505         eb = path->nodes[0];
 506         if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(eb) ||
 507             is_shared_data_backref(preftrees, eb->start) ||
 508             ref->root_id != btrfs_header_owner(eb)) {
 509                 if (ctx->time_seq == BTRFS_SEQ_LAST)
 510                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
 511                 else
 512                         ret = btrfs_next_old_leaf(root, path, ctx->time_seq);
 513         }
 514
 515         while (!ret && count < ref->count) {
 516                 eb = path->nodes[0];
 517                 slot = path->slots[0];
 518
 519                 btrfs_item_key_to_cpu(eb, &key, slot);
 520
 521                 if (key.objectid != key_for_search->objectid ||
 522                     key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
 523                         break;
 524
 525                 /*
 526                  * We are searching for normal backref but bytenr of this leaf
 527                  * matches shared data backref, OR
 528                  * the leaf owner is not equal to the root we are searching for
 529                  */
 530                 if (slot == 0 &&
 531                     (is_shared_data_backref(preftrees, eb->start) ||
 532                      ref->root_id != btrfs_header_owner(eb))) {
 533                         if (ctx->time_seq == BTRFS_SEQ_LAST)
 534                                 ret = btrfs_next_leaf(root, path);
 535                         else
 536                                 ret = btrfs_next_old_leaf(root, path, ctx->time_seq);
 537                         continue;
 538                 }
 539                 fi = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_file_extent_item);
 540                 type = btrfs_file_extent_type(eb, fi);
 541                 if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
 542                         goto next;
 543                 disk_byte = btrfs_file_extent_disk_bytenr(eb, fi);
 544                 data_offset = btrfs_file_extent_offset(eb, fi);
 545
 546                 if (disk_byte == wanted_disk_byte) {
 547                         eie = NULL;
 548                         old = NULL;
 549                         if (ref->key_for_search.offset == key.offset - data_offset)
 550                                 count++;
 551                         else
 552                                 goto next;
 553                         if (!ctx->skip_inode_ref_list) {
 554                                 ret = check_extent_in_eb(ctx, &key, eb, fi, &eie);
 555                                 if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP ||
 556                                     ret < 0)
 557                                         break;
 558                         }
 559                         if (ret > 0)
 560                                 goto next;
 561                         ret = ulist_add_merge_ptr(parents, eb->start,
 562                                                   eie, (void **)&old, GFP_NOFS);
 563                         if (ret < 0)
 564                                 break;
 565                         if (!ret && !ctx->skip_inode_ref_list) {
 566                                 while (old->next)
 567                                         old = old->next;
 568                                 old->next = eie;
 569                         }
 570                         eie = NULL;
 571                 }
 572 next:
 573                 if (ctx->time_seq == BTRFS_SEQ_LAST)
 574                         ret = btrfs_next_item(root, path);
 575                 else
 576                         ret = btrfs_next_old_item(root, path, ctx->time_seq);
 577         }
 578
 579         if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP || ret < 0)
 580                 free_inode_elem_list(eie);
 581         else if (ret > 0)
 582                 ret = 0;
 583
 584         return ret;
 585 }
 586
 587 /*
 588  * resolve an indirect backref in the form (root_id, key, level)
 589  * to a logical address
 590  */
 591 static int resolve_indirect_ref(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
 592                                 struct btrfs_path *path,
 593                                 struct preftrees *preftrees,
 594                                 struct prelim_ref *ref, struct ulist *parents)
 595 {
 596         struct btrfs_root *root;
 597         struct extent_buffer *eb;
 598         int ret = 0;
 599         int root_level;
 600         int level = ref->level;
 601         struct btrfs_key search_key = ref->key_for_search;
 602
 603         /*
 604          * If we're search_commit_root we could possibly be holding locks on
 605          * other tree nodes.  This happens when qgroups does backref walks when
 606          * adding new delayed refs.  To deal with this we need to look in cache
 607          * for the root, and if we don't find it then we need to search the
 608          * tree_root's commit root, thus the btrfs_get_fs_root_commit_root usage
 609          * here.
 610          */
 611         if (path->search_commit_root)
 612                 root = btrfs_get_fs_root_commit_root(ctx->fs_info, path, ref->root_id);
 613         else
 614                 root = btrfs_get_fs_root(ctx->fs_info, ref->root_id, false);
 615         if (IS_ERR(root)) {
 616                 ret = PTR_ERR(root);
 617                 goto out_free;
 618         }
 619
 620         if (!path->search_commit_root &&
 621             test_bit(BTRFS_ROOT_DELETING, &root->state)) {
 622                 ret = -ENOENT;
 623                 goto out;
 624         }
 625
 626         if (btrfs_is_testing(ctx->fs_info)) {
 627                 ret = -ENOENT;
 628                 goto out;
 629         }
 630
 631         if (path->search_commit_root)
 632                 root_level = btrfs_header_level(root->commit_root);
 633         else if (ctx->time_seq == BTRFS_SEQ_LAST)
 634                 root_level = btrfs_header_level(root->node);
 635         else
 636                 root_level = btrfs_old_root_level(root, ctx->time_seq);
 637
 638         if (root_level + 1 == level)
 639                 goto out;
 640
 641         /*
 642          * We can often find data backrefs with an offset that is too large
 643          * (>= LLONG_MAX, maximum allowed file offset) due to underflows when
 644          * subtracting a file's offset with the data offset of its
 645          * corresponding extent data item. This can happen for example in the
 646          * clone ioctl.
 647          *
 648          * So if we detect such case we set the search key's offset to zero to
 649          * make sure we will find the matching file extent item at
 650          * add_all_parents(), otherwise we will miss it because the offset
 651          * taken form the backref is much larger then the offset of the file
 652          * extent item. This can make us scan a very large number of file
 653          * extent items, but at least it will not make us miss any.
 654          *
 655          * This is an ugly workaround for a behaviour that should have never
 656          * existed, but it does and a fix for the clone ioctl would touch a lot
 657          * of places, cause backwards incompatibility and would not fix the
 658          * problem for extents cloned with older kernels.
 659          */
 660         if (search_key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY &&
 661             search_key.offset >= LLONG_MAX)
 662                 search_key.offset = 0;
 663         path->lowest_level = level;
 664         if (ctx->time_seq == BTRFS_SEQ_LAST)
 665                 ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &search_key, path, 0, 0);
 666         else
 667                 ret = btrfs_search_old_slot(root, &search_key, path, ctx->time_seq);
 668
 669         btrfs_debug(ctx->fs_info,
 670                 "search slot in root %llu (level %d, ref count %d) returned %d for key (%llu %u %llu)",
 671                  ref->root_id, level, ref->count, ret,
 672                  ref->key_for_search.objectid, ref->key_for_search.type,
 673                  ref->key_for_search.offset);
 674         if (ret < 0)
 675                 goto out;
 676
 677         eb = path->nodes[level];
 678         while (!eb) {
 679                 if (WARN_ON(!level)) {
 680                         ret = 1;
 681                         goto out;
 682                 }
 683                 level--;
 684                 eb = path->nodes[level];
 685         }
 686
 687         ret = add_all_parents(ctx, root, path, parents, preftrees, ref, level);
 688 out:
 689         btrfs_put_root(root);
 690 out_free:
 691         path->lowest_level = 0;
 692         btrfs_release_path(path);
 693         return ret;
 694 }
 695
 696 static struct extent_inode_elem *
 697 unode_aux_to_inode_list(struct ulist_node *node)
 698 {
 699         if (!node)
 700                 return NULL;
 701         return (struct extent_inode_elem *)(uintptr_t)node->aux;
 702 }
 703
 704 static void free_leaf_list(struct ulist *ulist)
 705 {
 706         struct ulist_node *node;
 707         struct ulist_iterator uiter;
 708
 709         ULIST_ITER_INIT(&uiter);
 710         while ((node = ulist_next(ulist, &uiter)))
 711                 free_inode_elem_list(unode_aux_to_inode_list(node));
 712
 713         ulist_free(ulist);
 714 }
 715
 716 /*
 717  * We maintain three separate rbtrees: one for direct refs, one for
 718  * indirect refs which have a key, and one for indirect refs which do not
 719  * have a key. Each tree does merge on insertion.
 720  *
 721  * Once all of the references are located, we iterate over the tree of
 722  * indirect refs with missing keys. An appropriate key is located and
 723  * the ref is moved onto the tree for indirect refs. After all missing
 724  * keys are thus located, we iterate over the indirect ref tree, resolve
 725  * each reference, and then insert the resolved reference onto the
 726  * direct tree (merging there too).
 727  *
 728  * New backrefs (i.e., for parent nodes) are added to the appropriate
 729  * rbtree as they are encountered. The new backrefs are subsequently
 730  * resolved as above.
 731  */
 732 static int resolve_indirect_refs(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
 733                                  struct btrfs_path *path,
 734                                  struct preftrees *preftrees,
 735                                  struct share_check *sc)
 736 {
 737         int err;
 738         int ret = 0;
 739         struct ulist *parents;
 740         struct ulist_node *node;
 741         struct ulist_iterator uiter;
 742         struct rb_node *rnode;
 743
 744         parents = ulist_alloc(GFP_NOFS);
 745         if (!parents)
 746                 return -ENOMEM;
 747
 748         /*
 749          * We could trade memory usage for performance here by iterating
 750          * the tree, allocating new refs for each insertion, and then
 751          * freeing the entire indirect tree when we're done.  In some test
 752          * cases, the tree can grow quite large (~200k objects).
 753          */
 754         while ((rnode = rb_first_cached(&preftrees->indirect.root))) {
 755                 struct prelim_ref *ref;
 756
 757                 ref = rb_entry(rnode, struct prelim_ref, rbnode);
 758                 if (WARN(ref->parent,
 759                          "BUG: direct ref found in indirect tree")) {
 760                         ret = -EINVAL;
 761                         goto out;
 762                 }
 763
 764                 rb_erase_cached(&ref->rbnode, &preftrees->indirect.root);
 765                 preftrees->indirect.count--;
 766
 767                 if (ref->count == 0) {
 768                         free_pref(ref);
 769                         continue;
 770                 }
 771
 772                 if (sc && ref->root_id != sc->root->root_key.objectid) {
 773                         free_pref(ref);
 774                         ret = BACKREF_FOUND_SHARED;
 775                         goto out;
 776                 }
 777                 err = resolve_indirect_ref(ctx, path, preftrees, ref, parents);
 778                 /*
 779                  * we can only tolerate ENOENT,otherwise,we should catch error
 780                  * and return directly.
 781                  */
 782                 if (err == -ENOENT) {
 783                         prelim_ref_insert(ctx->fs_info, &preftrees->direct, ref,
 784                                           NULL);
 785                         continue;
 786                 } else if (err) {
 787                         free_pref(ref);
 788                         ret = err;
 789                         goto out;
 790                 }
 791
 792                 /* we put the first parent into the ref at hand */
 793                 ULIST_ITER_INIT(&uiter);
 794                 node = ulist_next(parents, &uiter);
 795                 ref->parent = node ? node->val : 0;
 796                 ref->inode_list = unode_aux_to_inode_list(node);
 797
 798                 /* Add a prelim_ref(s) for any other parent(s). */
 799                 while ((node = ulist_next(parents, &uiter))) {
 800                         struct prelim_ref *new_ref;
 801
 802                         new_ref = kmem_cache_alloc(btrfs_prelim_ref_cache,
 803                                                    GFP_NOFS);
 804                         if (!new_ref) {
 805                                 free_pref(ref);
 806                                 ret = -ENOMEM;
 807                                 goto out;
 808                         }
 809                         memcpy(new_ref, ref, sizeof(*ref));
 810                         new_ref->parent = node->val;
 811                         new_ref->inode_list = unode_aux_to_inode_list(node);
 812                         prelim_ref_insert(ctx->fs_info, &preftrees->direct,
 813                                           new_ref, NULL);
 814                 }
 815
 816                 /*
 817                  * Now it's a direct ref, put it in the direct tree. We must
 818                  * do this last because the ref could be merged/freed here.
 819                  */
 820                 prelim_ref_insert(ctx->fs_info, &preftrees->direct, ref, NULL);
 821
 822                 ulist_reinit(parents);
 823                 cond_resched();
 824         }
 825 out:
 826         /*
 827          * We may have inode lists attached to refs in the parents ulist, so we
 828          * must free them before freeing the ulist and its refs.
 829          */
 830         free_leaf_list(parents);
 831         return ret;
 832 }
 833
 834 /*
 835  * read tree blocks and add keys where required.
 836  */
 837 static int add_missing_keys(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 838                             struct preftrees *preftrees, bool lock)
 839 {
 840         struct prelim_ref *ref;
 841         struct extent_buffer *eb;
 842         struct preftree *tree = &preftrees->indirect_missing_keys;
 843         struct rb_node *node;
 844
 845         while ((node = rb_first_cached(&tree->root))) {
 846                 struct btrfs_tree_parent_check check = { 0 };
 847
 848                 ref = rb_entry(node, struct prelim_ref, rbnode);
 849                 rb_erase_cached(node, &tree->root);
 850
 851                 BUG_ON(ref->parent);    /* should not be a direct ref */
 852                 BUG_ON(ref->key_for_search.type);
 853                 BUG_ON(!ref->wanted_disk_byte);
 854
 855                 check.level = ref->level - 1;
 856                 check.owner_root = ref->root_id;
 857
 858                 eb = read_tree_block(fs_info, ref->wanted_disk_byte, &check);
 859                 if (IS_ERR(eb)) {
 860                         free_pref(ref);
 861                         return PTR_ERR(eb);
 862                 }
 863                 if (!extent_buffer_uptodate(eb)) {
 864                         free_pref(ref);
 865                         free_extent_buffer(eb);
 866                         return -EIO;
 867                 }
 868
 869                 if (lock)
 870                         btrfs_tree_read_lock(eb);
 871                 if (btrfs_header_level(eb) == 0)
 872                         btrfs_item_key_to_cpu(eb, &ref->key_for_search, 0);
 873                 else
 874                         btrfs_node_key_to_cpu(eb, &ref->key_for_search, 0);
 875                 if (lock)
 876                         btrfs_tree_read_unlock(eb);
 877                 free_extent_buffer(eb);
 878                 prelim_ref_insert(fs_info, &preftrees->indirect, ref, NULL);
 879                 cond_resched();
 880         }
 881         return 0;
 882 }
 883
 884 /*
 885  * add all currently queued delayed refs from this head whose seq nr is
 886  * smaller or equal that seq to the list
 887  */
 888 static int add_delayed_refs(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
 889                             struct btrfs_delayed_ref_head *head, u64 seq,
 890                             struct preftrees *preftrees, struct share_check *sc)
 891 {
 892         struct btrfs_delayed_ref_node *node;
 893         struct btrfs_key key;
 894         struct rb_node *n;
 895         int count;
 896         int ret = 0;
 897
 898         spin_lock(&head->lock);
 899         for (n = rb_first_cached(&head->ref_tree); n; n = rb_next(n)) {
 900                 node = rb_entry(n, struct btrfs_delayed_ref_node,
 901                                 ref_node);
 902                 if (node->seq > seq)
 903                         continue;
 904
 905                 switch (node->action) {
 906                 case BTRFS_ADD_DELAYED_EXTENT:
 907                 case BTRFS_UPDATE_DELAYED_HEAD:
 908                         WARN_ON(1);
 909                         continue;
 910                 case BTRFS_ADD_DELAYED_REF:
 911                         count = node->ref_mod;
 912                         break;
 913                 case BTRFS_DROP_DELAYED_REF:
 914                         count = node->ref_mod * -1;
 915                         break;
 916                 default:
 917                         BUG();
 918                 }
 919                 switch (node->type) {
 920                 case BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY: {
 921                         /* NORMAL INDIRECT METADATA backref */
 922                         struct btrfs_delayed_tree_ref *ref;
 923                         struct btrfs_key *key_ptr = NULL;
 924
 925                         if (head->extent_op && head->extent_op->update_key) {
 926                                 btrfs_disk_key_to_cpu(&key, &head->extent_op->key);
 927                                 key_ptr = &key;
 928                         }
 929
 930                         ref = btrfs_delayed_node_to_tree_ref(node);
 931                         ret = add_indirect_ref(fs_info, preftrees, ref->root,
 932                                                key_ptr, ref->level + 1,
 933                                                node->bytenr, count, sc,
 934                                                GFP_ATOMIC);
 935                         break;
 936                 }
 937                 case BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY: {
 938                         /* SHARED DIRECT METADATA backref */
 939                         struct btrfs_delayed_tree_ref *ref;
 940
 941                         ref = btrfs_delayed_node_to_tree_ref(node);
 942
 943                         ret = add_direct_ref(fs_info, preftrees, ref->level + 1,
 944                                              ref->parent, node->bytenr, count,
 945                                              sc, GFP_ATOMIC);
 946                         break;
 947                 }
 948                 case BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY: {
 949                         /* NORMAL INDIRECT DATA backref */
 950                         struct btrfs_delayed_data_ref *ref;
 951                         ref = btrfs_delayed_node_to_data_ref(node);
 952
 953                         key.objectid = ref->objectid;
 954                         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 955                         key.offset = ref->offset;
 956
 957                         /*
 958                          * If we have a share check context and a reference for
 959                          * another inode, we can't exit immediately. This is
 960                          * because even if this is a BTRFS_ADD_DELAYED_REF
 961                          * reference we may find next a BTRFS_DROP_DELAYED_REF
 962                          * which cancels out this ADD reference.
 963                          *
 964                          * If this is a DROP reference and there was no previous
 965                          * ADD reference, then we need to signal that when we
 966                          * process references from the extent tree (through
 967                          * add_inline_refs() and add_keyed_refs()), we should
 968                          * not exit early if we find a reference for another
 969                          * inode, because one of the delayed DROP references
 970                          * may cancel that reference in the extent tree.
 971                          */
 972                         if (sc && count < 0)
 973                                 sc->have_delayed_delete_refs = true;
 974
 975                         ret = add_indirect_ref(fs_info, preftrees, ref->root,
 976                                                &key, 0, node->bytenr, count, sc,
 977                                                GFP_ATOMIC);
 978                         break;
 979                 }
 980                 case BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY: {
 981                         /* SHARED DIRECT FULL backref */
 982                         struct btrfs_delayed_data_ref *ref;
 983
 984                         ref = btrfs_delayed_node_to_data_ref(node);
 985
 986                         ret = add_direct_ref(fs_info, preftrees, 0, ref->parent,
 987                                              node->bytenr, count, sc,
 988                                              GFP_ATOMIC);
 989                         break;
 990                 }
 991                 default:
 992                         WARN_ON(1);
 993                 }
 994                 /*
 995                  * We must ignore BACKREF_FOUND_SHARED until all delayed
 996                  * refs have been checked.
 997                  */
 998                 if (ret && (ret != BACKREF_FOUND_SHARED))
 999                         break;
1000         }
1001         if (!ret)
1002                 ret = extent_is_shared(sc);
1003
1004         spin_unlock(&head->lock);
1005         return ret;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * add all inline backrefs for bytenr to the list
1010  *
1011  * Returns 0 on success, <0 on error, or BACKREF_FOUND_SHARED.
1012  */
1013 static int add_inline_refs(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
1014                            struct btrfs_path *path,
1015                            int *info_level, struct preftrees *preftrees,
1016                            struct share_check *sc)
1017 {
1018         int ret = 0;
1019         int slot;
1020         struct extent_buffer *leaf;
1021         struct btrfs_key key;
1022         struct btrfs_key found_key;
1023         unsigned long ptr;
1024         unsigned long end;
1025         struct btrfs_extent_item *ei;
1026         u64 flags;
1027         u64 item_size;
1028
1029         /*
1030          * enumerate all inline refs
1031          */
1032         leaf = path->nodes[0];
1033         slot = path->slots[0];
1034
1035         item_size = btrfs_item_size(leaf, slot);
1036         ei = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_extent_item);
1037
1038         if (ctx->check_extent_item) {
1039                 ret = ctx->check_extent_item(ctx->bytenr, ei, leaf, ctx->user_ctx);
1040                 if (ret)
1041                         return ret;
1042         }
1043
1044         flags = btrfs_extent_flags(leaf, ei);
1045         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, slot);
1046
1047         ptr = (unsigned long)(ei + 1);
1048         end = (unsigned long)ei + item_size;
1049
1050         if (found_key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
1051             flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK) {
1052                 struct btrfs_tree_block_info *info;
1053
1054                 info = (struct btrfs_tree_block_info *)ptr;
1055                 *info_level = btrfs_tree_block_level(leaf, info);
1056                 ptr += sizeof(struct btrfs_tree_block_info);
1057                 BUG_ON(ptr > end);
1058         } else if (found_key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
1059                 *info_level = found_key.offset;
1060         } else {
1061                 BUG_ON(!(flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA));
1062         }
1063
1064         while (ptr < end) {
1065                 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
1066                 u64 offset;
1067                 int type;
1068
1069                 iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
1070                 type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref,
1071                                                         BTRFS_REF_TYPE_ANY);
1072                 if (type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID)
1073                         return -EUCLEAN;
1074
1075                 offset = btrfs_extent_inline_ref_offset(leaf, iref);
1076
1077                 switch (type) {
1078                 case BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY:
1079                         ret = add_direct_ref(ctx->fs_info, preftrees,
1080                                              *info_level + 1, offset,
1081                                              ctx->bytenr, 1, NULL, GFP_NOFS);
1082                         break;
1083                 case BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY: {
1084                         struct btrfs_shared_data_ref *sdref;
1085                         int count;
1086
1087                         sdref = (struct btrfs_shared_data_ref *)(iref + 1);
1088                         count = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, sdref);
1089
1090                         ret = add_direct_ref(ctx->fs_info, preftrees, 0, offset,
1091                                              ctx->bytenr, count, sc, GFP_NOFS);
1092                         break;
1093                 }
1094                 case BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY:
1095                         ret = add_indirect_ref(ctx->fs_info, preftrees, offset,
1096                                                NULL, *info_level + 1,
1097                                                ctx->bytenr, 1, NULL, GFP_NOFS);
1098                         break;
1099                 case BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY: {
1100                         struct btrfs_extent_data_ref *dref;
1101                         int count;
1102                         u64 root;
1103
1104                         dref = (struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
1105                         count = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, dref);
1106                         key.objectid = btrfs_extent_data_ref_objectid(leaf,
1107                                                                       dref);
1108                         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
1109                         key.offset = btrfs_extent_data_ref_offset(leaf, dref);
1110
1111                         if (sc && key.objectid != sc->inum &&
1112                             !sc->have_delayed_delete_refs) {
1113                                 ret = BACKREF_FOUND_SHARED;
1114                                 break;
1115                         }
1116
1117                         root = btrfs_extent_data_ref_root(leaf, dref);
1118
1119                         if (!ctx->skip_data_ref ||
1120                             !ctx->skip_data_ref(root, key.objectid, key.offset,
1121                                                 ctx->user_ctx))
1122                                 ret = add_indirect_ref(ctx->fs_info, preftrees,
1123                                                        root, &key, 0, ctx->bytenr,
1124                                                        count, sc, GFP_NOFS);
1125                         break;
1126                 }
1127                 case BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY:
1128                         ASSERT(btrfs_fs_incompat(ctx->fs_info, SIMPLE_QUOTA));
1129                         break;
1130                 default:
1131                         WARN_ON(1);
1132                 }
1133                 if (ret)
1134                         return ret;
1135                 ptr += btrfs_extent_inline_ref_size(type);
1136         }
1137
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * add all non-inline backrefs for bytenr to the list
1143  *
1144  * Returns 0 on success, <0 on error, or BACKREF_FOUND_SHARED.
1145  */
1146 static int add_keyed_refs(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
1147                           struct btrfs_root *extent_root,
1148                           struct btrfs_path *path,
1149                           int info_level, struct preftrees *preftrees,
1150                           struct share_check *sc)
1151 {
1152         struct btrfs_fs_info *fs_info = extent_root->fs_info;
1153         int ret;
1154         int slot;
1155         struct extent_buffer *leaf;
1156         struct btrfs_key key;
1157
1158         while (1) {
1159                 ret = btrfs_next_item(extent_root, path);
1160                 if (ret < 0)
1161                         break;
1162                 if (ret) {
1163                         ret = 0;
1164                         break;
1165                 }
1166
1167                 slot = path->slots[0];
1168                 leaf = path->nodes[0];
1169                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
1170
1171                 if (key.objectid != ctx->bytenr)
1172                         break;
1173                 if (key.type < BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY)
1174                         continue;
1175                 if (key.type > BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY)
1176                         break;
1177
1178                 switch (key.type) {
1179                 case BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY:
1180                         /* SHARED DIRECT METADATA backref */
1181                         ret = add_direct_ref(fs_info, preftrees,
1182                                              info_level + 1, key.offset,
1183                                              ctx->bytenr, 1, NULL, GFP_NOFS);
1184                         break;
1185                 case BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY: {
1186                         /* SHARED DIRECT FULL backref */
1187                         struct btrfs_shared_data_ref *sdref;
1188                         int count;
1189
1190                         sdref = btrfs_item_ptr(leaf, slot,
1191                                               struct btrfs_shared_data_ref);
1192                         count = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, sdref);
1193                         ret = add_direct_ref(fs_info, preftrees, 0,
1194                                              key.offset, ctx->bytenr, count,
1195                                              sc, GFP_NOFS);
1196                         break;
1197                 }
1198                 case BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY:
1199                         /* NORMAL INDIRECT METADATA backref */
1200                         ret = add_indirect_ref(fs_info, preftrees, key.offset,
1201                                                NULL, info_level + 1, ctx->bytenr,
1202                                                1, NULL, GFP_NOFS);
1203                         break;
1204                 case BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY: {
1205                         /* NORMAL INDIRECT DATA backref */
1206                         struct btrfs_extent_data_ref *dref;
1207                         int count;
1208                         u64 root;
1209
1210                         dref = btrfs_item_ptr(leaf, slot,
1211                                               struct btrfs_extent_data_ref);
1212                         count = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, dref);
1213                         key.objectid = btrfs_extent_data_ref_objectid(leaf,
1214                                                                       dref);
1215                         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
1216                         key.offset = btrfs_extent_data_ref_offset(leaf, dref);
1217
1218                         if (sc && key.objectid != sc->inum &&
1219                             !sc->have_delayed_delete_refs) {
1220                                 ret = BACKREF_FOUND_SHARED;
1221                                 break;
1222                         }
1223
1224                         root = btrfs_extent_data_ref_root(leaf, dref);
1225
1226                         if (!ctx->skip_data_ref ||
1227                             !ctx->skip_data_ref(root, key.objectid, key.offset,
1228                                                 ctx->user_ctx))
1229                                 ret = add_indirect_ref(fs_info, preftrees, root,
1230                                                        &key, 0, ctx->bytenr,
1231                                                        count, sc, GFP_NOFS);
1232                         break;
1233                 }
1234                 default:
1235                         WARN_ON(1);
1236                 }
1237                 if (ret)
1238                         return ret;
1239
1240         }
1241
1242         return ret;
1243 }
1244
1245 /*
1246  * The caller has joined a transaction or is holding a read lock on the
1247  * fs_info->commit_root_sem semaphore, so no need to worry about the root's last
1248  * snapshot field changing while updating or checking the cache.
1249  */
1250 static bool lookup_backref_shared_cache(struct btrfs_backref_share_check_ctx *ctx,
1251                                         struct btrfs_root *root,
1252                                         u64 bytenr, int level, bool *is_shared)
1253 {
1254         const struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1255         struct btrfs_backref_shared_cache_entry *entry;
1256
1257         if (!current->journal_info)
1258                 lockdep_assert_held(&fs_info->commit_root_sem);
1259
1260         if (!ctx->use_path_cache)
1261                 return false;
1262
1263         if (WARN_ON_ONCE(level >= BTRFS_MAX_LEVEL))
1264                 return false;
1265
1266         /*
1267          * Level -1 is used for the data extent, which is not reliable to cache
1268          * because its reference count can increase or decrease without us
1269          * realizing. We cache results only for extent buffers that lead from
1270          * the root node down to the leaf with the file extent item.
1271          */
1272         ASSERT(level >= 0);
1273
1274         entry = &ctx->path_cache_entries[level];
1275
1276         /* Unused cache entry or being used for some other extent buffer. */
1277         if (entry->bytenr != bytenr)
1278                 return false;
1279
1280         /*
1281          * We cached a false result, but the last snapshot generation of the
1282          * root changed, so we now have a snapshot. Don't trust the result.
1283          */
1284         if (!entry->is_shared &&
1285             entry->gen != btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item))
1286                 return false;
1287
1288         /*
1289          * If we cached a true result and the last generation used for dropping
1290          * a root changed, we can not trust the result, because the dropped root
1291          * could be a snapshot sharing this extent buffer.
1292          */
1293         if (entry->is_shared &&
1294             entry->gen != btrfs_get_last_root_drop_gen(fs_info))
1295                 return false;
1296
1297         *is_shared = entry->is_shared;
1298         /*
1299          * If the node at this level is shared, than all nodes below are also
1300          * shared. Currently some of the nodes below may be marked as not shared
1301          * because we have just switched from one leaf to another, and switched
1302          * also other nodes above the leaf and below the current level, so mark
1303          * them as shared.
1304          */
1305         if (*is_shared) {
1306                 for (int i = 0; i < level; i++) {
1307                         ctx->path_cache_entries[i].is_shared = true;
1308                         ctx->path_cache_entries[i].gen = entry->gen;
1309                 }
1310         }
1311
1312         return true;
1313 }
1314
1315 /*
1316  * The caller has joined a transaction or is holding a read lock on the
1317  * fs_info->commit_root_sem semaphore, so no need to worry about the root's last
1318  * snapshot field changing while updating or checking the cache.
1319  */
1320 static void store_backref_shared_cache(struct btrfs_backref_share_check_ctx *ctx,
1321                                        struct btrfs_root *root,
1322                                        u64 bytenr, int level, bool is_shared)
1323 {
1324         const struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1325         struct btrfs_backref_shared_cache_entry *entry;
1326         u64 gen;
1327
1328         if (!current->journal_info)
1329                 lockdep_assert_held(&fs_info->commit_root_sem);
1330
1331         if (!ctx->use_path_cache)
1332                 return;
1333
1334         if (WARN_ON_ONCE(level >= BTRFS_MAX_LEVEL))
1335                 return;
1336
1337         /*
1338          * Level -1 is used for the data extent, which is not reliable to cache
1339          * because its reference count can increase or decrease without us
1340          * realizing. We cache results only for extent buffers that lead from
1341          * the root node down to the leaf with the file extent item.
1342          */
1343         ASSERT(level >= 0);
1344
1345         if (is_shared)
1346                 gen = btrfs_get_last_root_drop_gen(fs_info);
1347         else
1348                 gen = btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item);
1349
1350         entry = &ctx->path_cache_entries[level];
1351         entry->bytenr = bytenr;
1352         entry->is_shared = is_shared;
1353         entry->gen = gen;
1354
1355         /*
1356          * If we found an extent buffer is shared, set the cache result for all
1357          * extent buffers below it to true. As nodes in the path are COWed,
1358          * their sharedness is moved to their children, and if a leaf is COWed,
1359          * then the sharedness of a data extent becomes direct, the refcount of
1360          * data extent is increased in the extent item at the extent tree.
1361          */
1362         if (is_shared) {
1363                 for (int i = 0; i < level; i++) {
1364                         entry = &ctx->path_cache_entries[i];
1365                         entry->is_shared = is_shared;
1366                         entry->gen = gen;
1367                 }
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * this adds all existing backrefs (inline backrefs, backrefs and delayed
1373  * refs) for the given bytenr to the refs list, merges duplicates and resolves
1374  * indirect refs to their parent bytenr.
1375  * When roots are found, they're added to the roots list
1376  *
1377  * @ctx:     Backref walking context object, must be not NULL.
1378  * @sc:      If !NULL, then immediately return BACKREF_FOUND_SHARED when a
1379  *           shared extent is detected.
1380  *
1381  * Otherwise this returns 0 for success and <0 for an error.
1382  *
1383  * FIXME some caching might speed things up
1384  */
1385 static int find_parent_nodes(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
1386                              struct share_check *sc)
1387 {
1388         struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(ctx->fs_info, ctx->bytenr);
1389         struct btrfs_key key;
1390         struct btrfs_path *path;
1391         struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs = NULL;
1392         struct btrfs_delayed_ref_head *head;
1393         int info_level = 0;
1394         int ret;
1395         struct prelim_ref *ref;
1396         struct rb_node *node;
1397         struct extent_inode_elem *eie = NULL;
1398         struct preftrees preftrees = {
1399                 .direct = PREFTREE_INIT,
1400                 .indirect = PREFTREE_INIT,
1401                 .indirect_missing_keys = PREFTREE_INIT
1402         };
1403
1404         /* Roots ulist is not needed when using a sharedness check context. */
1405         if (sc)
1406                 ASSERT(ctx->roots == NULL);
1407
1408         key.objectid = ctx->bytenr;
1409         key.offset = (u64)-1;
1410         if (btrfs_fs_incompat(ctx->fs_info, SKINNY_METADATA))
1411                 key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
1412         else
1413                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
1414
1415         path = btrfs_alloc_path();
1416         if (!path)
1417                 return -ENOMEM;
1418         if (!ctx->trans) {
1419                 path->search_commit_root = 1;
1420                 path->skip_locking = 1;
1421         }
1422
1423         if (ctx->time_seq == BTRFS_SEQ_LAST)
1424                 path->skip_locking = 1;
1425
1426 again:
1427         head = NULL;
1428
1429         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
1430         if (ret < 0)
1431                 goto out;
1432         if (ret == 0) {
1433                 /*
1434                  * Key with offset -1 found, there would have to exist an extent
1435                  * item with such offset, but this is out of the valid range.
1436                  */
1437                 ret = -EUCLEAN;
1438                 goto out;
1439         }
1440
1441         if (ctx->trans && likely(ctx->trans->type != __TRANS_DUMMY) &&
1442             ctx->time_seq != BTRFS_SEQ_LAST) {
1443                 /*
1444                  * We have a specific time_seq we care about and trans which
1445                  * means we have the path lock, we need to grab the ref head and
1446                  * lock it so we have a consistent view of the refs at the given
1447                  * time.
1448                  */
1449                 delayed_refs = &ctx->trans->transaction->delayed_refs;
1450                 spin_lock(&delayed_refs->lock);
1451                 head = btrfs_find_delayed_ref_head(delayed_refs, ctx->bytenr);
1452                 if (head) {
1453                         if (!mutex_trylock(&head->mutex)) {
1454                                 refcount_inc(&head->refs);
1455                                 spin_unlock(&delayed_refs->lock);
1456
1457                                 btrfs_release_path(path);
1458
1459                                 /*
1460                                  * Mutex was contended, block until it's
1461                                  * released and try again
1462                                  */
1463                                 mutex_lock(&head->mutex);
1464                                 mutex_unlock(&head->mutex);
1465                                 btrfs_put_delayed_ref_head(head);
1466                                 goto again;
1467                         }
1468                         spin_unlock(&delayed_refs->lock);
1469                         ret = add_delayed_refs(ctx->fs_info, head, ctx->time_seq,
1470                                                &preftrees, sc);
1471                         mutex_unlock(&head->mutex);
1472                         if (ret)
1473                                 goto out;
1474                 } else {
1475                         spin_unlock(&delayed_refs->lock);
1476                 }
1477         }
1478
1479         if (path->slots[0]) {
1480                 struct extent_buffer *leaf;
1481                 int slot;
1482
1483                 path->slots[0]--;
1484                 leaf = path->nodes[0];
1485                 slot = path->slots[0];
1486                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
1487                 if (key.objectid == ctx->bytenr &&
1488                     (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
1489                      key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)) {
1490                         ret = add_inline_refs(ctx, path, &info_level,
1491                                               &preftrees, sc);
1492                         if (ret)
1493                                 goto out;
1494                         ret = add_keyed_refs(ctx, root, path, info_level,
1495                                              &preftrees, sc);
1496                         if (ret)
1497                                 goto out;
1498                 }
1499         }
1500
1501         /*
1502          * If we have a share context and we reached here, it means the extent
1503          * is not directly shared (no multiple reference items for it),
1504          * otherwise we would have exited earlier with a return value of
1505          * BACKREF_FOUND_SHARED after processing delayed references or while
1506          * processing inline or keyed references from the extent tree.
1507          * The extent may however be indirectly shared through shared subtrees
1508          * as a result from creating snapshots, so we determine below what is
1509          * its parent node, in case we are dealing with a metadata extent, or
1510          * what's the leaf (or leaves), from a fs tree, that has a file extent
1511          * item pointing to it in case we are dealing with a data extent.
1512          */
1513         ASSERT(extent_is_shared(sc) == 0);
1514
1515         /*
1516          * If we are here for a data extent and we have a share_check structure
1517          * it means the data extent is not directly shared (does not have
1518          * multiple reference items), so we have to check if a path in the fs
1519          * tree (going from the root node down to the leaf that has the file
1520          * extent item pointing to the data extent) is shared, that is, if any
1521          * of the extent buffers in the path is referenced by other trees.
1522          */
1523         if (sc && ctx->bytenr == sc->data_bytenr) {
1524                 /*
1525                  * If our data extent is from a generation more recent than the
1526                  * last generation used to snapshot the root, then we know that
1527                  * it can not be shared through subtrees, so we can skip
1528                  * resolving indirect references, there's no point in
1529                  * determining the extent buffers for the path from the fs tree
1530                  * root node down to the leaf that has the file extent item that
1531                  * points to the data extent.
1532                  */
1533                 if (sc->data_extent_gen >
1534                     btrfs_root_last_snapshot(&sc->root->root_item)) {
1535                         ret = BACKREF_FOUND_NOT_SHARED;
1536                         goto out;
1537                 }
1538
1539                 /*
1540                  * If we are only determining if a data extent is shared or not
1541                  * and the corresponding file extent item is located in the same
1542                  * leaf as the previous file extent item, we can skip resolving
1543                  * indirect references for a data extent, since the fs tree path
1544                  * is the same (same leaf, so same path). We skip as long as the
1545                  * cached result for the leaf is valid and only if there's only
1546                  * one file extent item pointing to the data extent, because in
1547                  * the case of multiple file extent items, they may be located
1548                  * in different leaves and therefore we have multiple paths.
1549                  */
1550                 if (sc->ctx->curr_leaf_bytenr == sc->ctx->prev_leaf_bytenr &&
1551                     sc->self_ref_count == 1) {
1552                         bool cached;
1553                         bool is_shared;
1554
1555                         cached = lookup_backref_shared_cache(sc->ctx, sc->root,
1556                                                      sc->ctx->curr_leaf_bytenr,
1557                                                      0, &is_shared);
1558                         if (cached) {
1559                                 if (is_shared)
1560                                         ret = BACKREF_FOUND_SHARED;
1561                                 else
1562                                         ret = BACKREF_FOUND_NOT_SHARED;
1563                                 goto out;
1564                         }
1565                 }
1566         }
1567
1568         btrfs_release_path(path);
1569
1570         ret = add_missing_keys(ctx->fs_info, &preftrees, path->skip_locking == 0);
1571         if (ret)
1572                 goto out;
1573
1574         WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&preftrees.indirect_missing_keys.root.rb_root));
1575
1576         ret = resolve_indirect_refs(ctx, path, &preftrees, sc);
1577         if (ret)
1578                 goto out;
1579
1580         WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&preftrees.indirect.root.rb_root));
1581
1582         /*
1583          * This walks the tree of merged and resolved refs. Tree blocks are
1584          * read in as needed. Unique entries are added to the ulist, and
1585          * the list of found roots is updated.
1586          *
1587          * We release the entire tree in one go before returning.
1588          */
1589         node = rb_first_cached(&preftrees.direct.root);
1590         while (node) {
1591                 ref = rb_entry(node, struct prelim_ref, rbnode);
1592                 node = rb_next(&ref->rbnode);
1593                 /*
1594                  * ref->count < 0 can happen here if there are delayed
1595                  * refs with a node->action of BTRFS_DROP_DELAYED_REF.
1596                  * prelim_ref_insert() relies on this when merging
1597                  * identical refs to keep the overall count correct.
1598                  * prelim_ref_insert() will merge only those refs
1599                  * which compare identically.  Any refs having
1600                  * e.g. different offsets would not be merged,
1601                  * and would retain their original ref->count < 0.
1602                  */
1603                 if (ctx->roots && ref->count && ref->root_id && ref->parent == 0) {
1604                         /* no parent == root of tree */
1605                         ret = ulist_add(ctx->roots, ref->root_id, 0, GFP_NOFS);
1606                         if (ret < 0)
1607                                 goto out;
1608                 }
1609                 if (ref->count && ref->parent) {
1610                         if (!ctx->skip_inode_ref_list && !ref->inode_list &&
1611                             ref->level == 0) {
1612                                 struct btrfs_tree_parent_check check = { 0 };
1613                                 struct extent_buffer *eb;
1614
1615                                 check.level = ref->level;
1616
1617                                 eb = read_tree_block(ctx->fs_info, ref->parent,
1618                                                      &check);
1619                                 if (IS_ERR(eb)) {
1620                                         ret = PTR_ERR(eb);
1621                                         goto out;
1622                                 }
1623                                 if (!extent_buffer_uptodate(eb)) {
1624                                         free_extent_buffer(eb);
1625                                         ret = -EIO;
1626                                         goto out;
1627                                 }
1628
1629                                 if (!path->skip_locking)
1630                                         btrfs_tree_read_lock(eb);
1631                                 ret = find_extent_in_eb(ctx, eb, &eie);
1632                                 if (!path->skip_locking)
1633                                         btrfs_tree_read_unlock(eb);
1634                                 free_extent_buffer(eb);
1635                                 if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP ||
1636                                     ret < 0)
1637                                         goto out;
1638                                 ref->inode_list = eie;
1639                                 /*
1640                                  * We transferred the list ownership to the ref,
1641                                  * so set to NULL to avoid a double free in case
1642                                  * an error happens after this.
1643                                  */
1644                                 eie = NULL;
1645                         }
1646                         ret = ulist_add_merge_ptr(ctx->refs, ref->parent,
1647                                                   ref->inode_list,
1648                                                   (void **)&eie, GFP_NOFS);
1649                         if (ret < 0)
1650                                 goto out;
1651                         if (!ret && !ctx->skip_inode_ref_list) {
1652                                 /*
1653                                  * We've recorded that parent, so we must extend
1654                                  * its inode list here.
1655                                  *
1656                                  * However if there was corruption we may not
1657                                  * have found an eie, return an error in this
1658                                  * case.
1659                                  */
1660                                 ASSERT(eie);
1661                                 if (!eie) {
1662                                         ret = -EUCLEAN;
1663                                         goto out;
1664                                 }
1665                                 while (eie->next)
1666                                         eie = eie->next;
1667                                 eie->next = ref->inode_list;
1668                         }
1669                         eie = NULL;
1670                         /*
1671                          * We have transferred the inode list ownership from
1672                          * this ref to the ref we added to the 'refs' ulist.
1673                          * So set this ref's inode list to NULL to avoid
1674                          * use-after-free when our caller uses it or double
1675                          * frees in case an error happens before we return.
1676                          */
1677                         ref->inode_list = NULL;
1678                 }
1679                 cond_resched();
1680         }
1681
1682 out:
1683         btrfs_free_path(path);
1684
1685         prelim_release(&preftrees.direct);
1686         prelim_release(&preftrees.indirect);
1687         prelim_release(&preftrees.indirect_missing_keys);
1688
1689         if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP || ret < 0)
1690                 free_inode_elem_list(eie);
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Finds all leaves with a reference to the specified combination of
1696  * @ctx->bytenr and @ctx->extent_item_pos. The bytenr of the found leaves are
1697  * added to the ulist at @ctx->refs, and that ulist is allocated by this
1698  * function. The caller should free the ulist with free_leaf_list() if
1699  * @ctx->ignore_extent_item_pos is false, otherwise a fimple ulist_free() is
1700  * enough.
1701  *
1702  * Returns 0 on success and < 0 on error. On error @ctx->refs is not allocated.
1703  */
1704 int btrfs_find_all_leafs(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx)
1705 {
1706         int ret;
1707
1708         ASSERT(ctx->refs == NULL);
1709
1710         ctx->refs = ulist_alloc(GFP_NOFS);
1711         if (!ctx->refs)
1712                 return -ENOMEM;
1713
1714         ret = find_parent_nodes(ctx, NULL);
1715         if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP ||
1716             (ret < 0 && ret != -ENOENT)) {
1717                 free_leaf_list(ctx->refs);
1718                 ctx->refs = NULL;
1719                 return ret;
1720         }
1721
1722         return 0;
1723 }
1724
1725 /*
1726  * Walk all backrefs for a given extent to find all roots that reference this
1727  * extent. Walking a backref means finding all extents that reference this
1728  * extent and in turn walk the backrefs of those, too. Naturally this is a
1729  * recursive process, but here it is implemented in an iterative fashion: We
1730  * find all referencing extents for the extent in question and put them on a
1731  * list. In turn, we find all referencing extents for those, further appending
1732  * to the list. The way we iterate the list allows adding more elements after
1733  * the current while iterating. The process stops when we reach the end of the
1734  * list.
1735  *
1736  * Found roots are added to @ctx->roots, which is allocated by this function if
1737  * it points to NULL, in which case the caller is responsible for freeing it
1738  * after it's not needed anymore.
1739  * This function requires @ctx->refs to be NULL, as it uses it for allocating a
1740  * ulist to do temporary work, and frees it before returning.
1741  *
1742  * Returns 0 on success, < 0 on error.
1743  */
1744 static int btrfs_find_all_roots_safe(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx)
1745 {
1746         const u64 orig_bytenr = ctx->bytenr;
1747         const bool orig_skip_inode_ref_list = ctx->skip_inode_ref_list;
1748         bool roots_ulist_allocated = false;
1749         struct ulist_iterator uiter;
1750         int ret = 0;
1751
1752         ASSERT(ctx->refs == NULL);
1753
1754         ctx->refs = ulist_alloc(GFP_NOFS);
1755         if (!ctx->refs)
1756                 return -ENOMEM;
1757
1758         if (!ctx->roots) {
1759                 ctx->roots = ulist_alloc(GFP_NOFS);
1760                 if (!ctx->roots) {
1761                         ulist_free(ctx->refs);
1762                         ctx->refs = NULL;
1763                         return -ENOMEM;
1764                 }
1765                 roots_ulist_allocated = true;
1766         }
1767
1768         ctx->skip_inode_ref_list = true;
1769
1770         ULIST_ITER_INIT(&uiter);
1771         while (1) {
1772                 struct ulist_node *node;
1773
1774                 ret = find_parent_nodes(ctx, NULL);
1775                 if (ret < 0 && ret != -ENOENT) {
1776                         if (roots_ulist_allocated) {
1777                                 ulist_free(ctx->roots);
1778                                 ctx->roots = NULL;
1779                         }
1780                         break;
1781                 }
1782                 ret = 0;
1783                 node = ulist_next(ctx->refs, &uiter);
1784                 if (!node)
1785                         break;
1786                 ctx->bytenr = node->val;
1787                 cond_resched();
1788         }
1789
1790         ulist_free(ctx->refs);
1791         ctx->refs = NULL;
1792         ctx->bytenr = orig_bytenr;
1793         ctx->skip_inode_ref_list = orig_skip_inode_ref_list;
1794
1795         return ret;
1796 }
1797
1798 int btrfs_find_all_roots(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
1799                          bool skip_commit_root_sem)
1800 {
1801         int ret;
1802
1803         if (!ctx->trans && !skip_commit_root_sem)
1804                 down_read(&ctx->fs_info->commit_root_sem);
1805         ret = btrfs_find_all_roots_safe(ctx);
1806         if (!ctx->trans && !skip_commit_root_sem)
1807                 up_read(&ctx->fs_info->commit_root_sem);
1808         return ret;
1809 }
1810
1811 struct btrfs_backref_share_check_ctx *btrfs_alloc_backref_share_check_ctx(void)
1812 {
1813         struct btrfs_backref_share_check_ctx *ctx;
1814
1815         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
1816         if (!ctx)
1817                 return NULL;
1818
1819         ulist_init(&ctx->refs);
1820
1821         return ctx;
1822 }
1823
1824 void btrfs_free_backref_share_ctx(struct btrfs_backref_share_check_ctx *ctx)
1825 {
1826         if (!ctx)
1827                 return;
1828
1829         ulist_release(&ctx->refs);
1830         kfree(ctx);
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Check if a data extent is shared or not.
1835  *
1836  * @inode:       The inode whose extent we are checking.
1837  * @bytenr:      Logical bytenr of the extent we are checking.
1838  * @extent_gen:  Generation of the extent (file extent item) or 0 if it is
1839  *               not known.
1840  * @ctx:         A backref sharedness check context.
1841  *
1842  * btrfs_is_data_extent_shared uses the backref walking code but will short
1843  * circuit as soon as it finds a root or inode that doesn't match the
1844  * one passed in. This provides a significant performance benefit for
1845  * callers (such as fiemap) which want to know whether the extent is
1846  * shared but do not need a ref count.
1847  *
1848  * This attempts to attach to the running transaction in order to account for
1849  * delayed refs, but continues on even when no running transaction exists.
1850  *
1851  * Return: 0 if extent is not shared, 1 if it is shared, < 0 on error.
1852  */
1853 int btrfs_is_data_extent_shared(struct btrfs_inode *inode, u64 bytenr,
1854                                 u64 extent_gen,
1855                                 struct btrfs_backref_share_check_ctx *ctx)
1856 {
1857         struct btrfs_backref_walk_ctx walk_ctx = { 0 };
1858         struct btrfs_root *root = inode->root;
1859         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1860         struct btrfs_trans_handle *trans;
1861         struct ulist_iterator uiter;
1862         struct ulist_node *node;
1863         struct btrfs_seq_list elem = BTRFS_SEQ_LIST_INIT(elem);
1864         int ret = 0;
1865         struct share_check shared = {
1866                 .ctx = ctx,
1867                 .root = root,
1868                 .inum = btrfs_ino(inode),
1869                 .data_bytenr = bytenr,
1870                 .data_extent_gen = extent_gen,
1871                 .share_count = 0,
1872                 .self_ref_count = 0,
1873                 .have_delayed_delete_refs = false,
1874         };
1875         int level;
1876         bool leaf_cached;
1877         bool leaf_is_shared;
1878
1879         for (int i = 0; i < BTRFS_BACKREF_CTX_PREV_EXTENTS_SIZE; i++) {
1880                 if (ctx->prev_extents_cache[i].bytenr == bytenr)
1881                         return ctx->prev_extents_cache[i].is_shared;
1882         }
1883
1884         ulist_init(&ctx->refs);
1885
1886         trans = btrfs_join_transaction_nostart(root);
1887         if (IS_ERR(trans)) {
1888                 if (PTR_ERR(trans) != -ENOENT && PTR_ERR(trans) != -EROFS) {
1889                         ret = PTR_ERR(trans);
1890                         goto out;
1891                 }
1892                 trans = NULL;
1893                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
1894         } else {
1895                 btrfs_get_tree_mod_seq(fs_info, &elem);
1896                 walk_ctx.time_seq = elem.seq;
1897         }
1898
1899         ctx->use_path_cache = true;
1900
1901         /*
1902          * We may have previously determined that the current leaf is shared.
1903          * If it is, then we have a data extent that is shared due to a shared
1904          * subtree (caused by snapshotting) and we don't need to check for data
1905          * backrefs. If the leaf is not shared, then we must do backref walking
1906          * to determine if the data extent is shared through reflinks.
1907          */
1908         leaf_cached = lookup_backref_shared_cache(ctx, root,
1909                                                   ctx->curr_leaf_bytenr, 0,
1910                                                   &leaf_is_shared);
1911         if (leaf_cached && leaf_is_shared) {
1912                 ret = 1;
1913                 goto out_trans;
1914         }
1915
1916         walk_ctx.skip_inode_ref_list = true;
1917         walk_ctx.trans = trans;
1918         walk_ctx.fs_info = fs_info;
1919         walk_ctx.refs = &ctx->refs;
1920
1921         /* -1 means we are in the bytenr of the data extent. */
1922         level = -1;
1923         ULIST_ITER_INIT(&uiter);
1924         while (1) {
1925                 const unsigned long prev_ref_count = ctx->refs.nnodes;
1926
1927                 walk_ctx.bytenr = bytenr;
1928                 ret = find_parent_nodes(&walk_ctx, &shared);
1929                 if (ret == BACKREF_FOUND_SHARED ||
1930                     ret == BACKREF_FOUND_NOT_SHARED) {
1931                         /* If shared must return 1, otherwise return 0. */
1932                         ret = (ret == BACKREF_FOUND_SHARED) ? 1 : 0;
1933                         if (level >= 0)
1934                                 store_backref_shared_cache(ctx, root, bytenr,
1935                                                            level, ret == 1);
1936                         break;
1937                 }
1938                 if (ret < 0 && ret != -ENOENT)
1939                         break;
1940                 ret = 0;
1941
1942                 /*
1943                  * More than one extent buffer (bytenr) may have been added to
1944                  * the ctx->refs ulist, in which case we have to check multiple
1945                  * tree paths in case the first one is not shared, so we can not
1946                  * use the path cache which is made for a single path. Multiple
1947                  * extent buffers at the current level happen when:
1948                  *
1949                  * 1) level -1, the data extent: If our data extent was not
1950                  *    directly shared (without multiple reference items), then
1951                  *    it might have a single reference item with a count > 1 for
1952                  *    the same offset, which means there are 2 (or more) file
1953                  *    extent items that point to the data extent - this happens
1954                  *    when a file extent item needs to be split and then one
1955                  *    item gets moved to another leaf due to a b+tree leaf split
1956                  *    when inserting some item. In this case the file extent
1957                  *    items may be located in different leaves and therefore
1958                  *    some of the leaves may be referenced through shared
1959                  *    subtrees while others are not. Since our extent buffer
1960                  *    cache only works for a single path (by far the most common
1961                  *    case and simpler to deal with), we can not use it if we
1962                  *    have multiple leaves (which implies multiple paths).
1963                  *
1964                  * 2) level >= 0, a tree node/leaf: We can have a mix of direct
1965                  *    and indirect references on a b+tree node/leaf, so we have
1966                  *    to check multiple paths, and the extent buffer (the
1967                  *    current bytenr) may be shared or not. One example is
1968                  *    during relocation as we may get a shared tree block ref
1969                  *    (direct ref) and a non-shared tree block ref (indirect
1970                  *    ref) for the same node/leaf.
1971                  */
1972                 if ((ctx->refs.nnodes - prev_ref_count) > 1)
1973                         ctx->use_path_cache = false;
1974
1975                 if (level >= 0)
1976                         store_backref_shared_cache(ctx, root, bytenr,
1977                                                    level, false);
1978                 node = ulist_next(&ctx->refs, &uiter);
1979                 if (!node)
1980                         break;
1981                 bytenr = node->val;
1982                 if (ctx->use_path_cache) {
1983                         bool is_shared;
1984                         bool cached;
1985
1986                         level++;
1987                         cached = lookup_backref_shared_cache(ctx, root, bytenr,
1988                                                              level, &is_shared);
1989                         if (cached) {
1990                                 ret = (is_shared ? 1 : 0);
1991                                 break;
1992                         }
1993                 }
1994                 shared.share_count = 0;
1995                 shared.have_delayed_delete_refs = false;
1996                 cond_resched();
1997         }
1998
1999         /*
2000          * If the path cache is disabled, then it means at some tree level we
2001          * got multiple parents due to a mix of direct and indirect backrefs or
2002          * multiple leaves with file extent items pointing to the same data
2003          * extent. We have to invalidate the cache and cache only the sharedness
2004          * result for the levels where we got only one node/reference.
2005          */
2006         if (!ctx->use_path_cache) {
2007                 int i = 0;
2008
2009                 level--;
2010                 if (ret >= 0 && level >= 0) {
2011                         bytenr = ctx->path_cache_entries[level].bytenr;
2012                         ctx->use_path_cache = true;
2013                         store_backref_shared_cache(ctx, root, bytenr, level, ret);
2014                         i = level + 1;
2015                 }
2016
2017                 for ( ; i < BTRFS_MAX_LEVEL; i++)
2018                         ctx->path_cache_entries[i].bytenr = 0;
2019         }
2020
2021         /*
2022          * Cache the sharedness result for the data extent if we know our inode
2023          * has more than 1 file extent item that refers to the data extent.
2024          */
2025         if (ret >= 0 && shared.self_ref_count > 1) {
2026                 int slot = ctx->prev_extents_cache_slot;
2027
2028                 ctx->prev_extents_cache[slot].bytenr = shared.data_bytenr;
2029                 ctx->prev_extents_cache[slot].is_shared = (ret == 1);
2030
2031                 slot = (slot + 1) % BTRFS_BACKREF_CTX_PREV_EXTENTS_SIZE;
2032                 ctx->prev_extents_cache_slot = slot;
2033         }
2034
2035 out_trans:
2036         if (trans) {
2037                 btrfs_put_tree_mod_seq(fs_info, &elem);
2038                 btrfs_end_transaction(trans);
2039         } else {
2040                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
2041         }
2042 out:
2043         ulist_release(&ctx->refs);
2044         ctx->prev_leaf_bytenr = ctx->curr_leaf_bytenr;
2045
2046         return ret;
2047 }
2048
2049 int btrfs_find_one_extref(struct btrfs_root *root, u64 inode_objectid,
2050                           u64 start_off, struct btrfs_path *path,
2051                           struct btrfs_inode_extref **ret_extref,
2052                           u64 *found_off)
2053 {
2054         int ret, slot;
2055         struct btrfs_key key;
2056         struct btrfs_key found_key;
2057         struct btrfs_inode_extref *extref;
2058         const struct extent_buffer *leaf;
2059         unsigned long ptr;
2060
2061         key.objectid = inode_objectid;
2062         key.type = BTRFS_INODE_EXTREF_KEY;
2063         key.offset = start_off;
2064
2065         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
2066         if (ret < 0)
2067                 return ret;
2068
2069         while (1) {
2070                 leaf = path->nodes[0];
2071                 slot = path->slots[0];
2072                 if (slot >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
2073                         /*
2074                          * If the item at offset is not found,
2075                          * btrfs_search_slot will point us to the slot
2076                          * where it should be inserted. In our case
2077                          * that will be the slot directly before the
2078                          * next INODE_REF_KEY_V2 item. In the case
2079                          * that we're pointing to the last slot in a
2080                          * leaf, we must move one leaf over.
2081                          */
2082                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
2083                         if (ret) {
2084                                 if (ret >= 1)
2085                                         ret = -ENOENT;
2086                                 break;
2087                         }
2088                         continue;
2089                 }
2090
2091                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, slot);
2092
2093                 /*
2094                  * Check that we're still looking at an extended ref key for
2095                  * this particular objectid. If we have different
2096                  * objectid or type then there are no more to be found
2097                  * in the tree and we can exit.
2098                  */
2099                 ret = -ENOENT;
2100                 if (found_key.objectid != inode_objectid)
2101                         break;
2102                 if (found_key.type != BTRFS_INODE_EXTREF_KEY)
2103                         break;
2104
2105                 ret = 0;
2106                 ptr = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2107                 extref = (struct btrfs_inode_extref *)ptr;
2108                 *ret_extref = extref;
2109                 if (found_off)
2110                         *found_off = found_key.offset;
2111                 break;
2112         }
2113
2114         return ret;
2115 }
2116
2117 /*
2118  * this iterates to turn a name (from iref/extref) into a full filesystem path.
2119  * Elements of the path are separated by '/' and the path is guaranteed to be
2120  * 0-terminated. the path is only given within the current file system.
2121  * Therefore, it never starts with a '/'. the caller is responsible to provide
2122  * "size" bytes in "dest". the dest buffer will be filled backwards. finally,
2123  * the start point of the resulting string is returned. this pointer is within
2124  * dest, normally.
2125  * in case the path buffer would overflow, the pointer is decremented further
2126  * as if output was written to the buffer, though no more output is actually
2127  * generated. that way, the caller can determine how much space would be
2128  * required for the path to fit into the buffer. in that case, the returned
2129  * value will be smaller than dest. callers must check this!
2130  */
2131 char *btrfs_ref_to_path(struct btrfs_root *fs_root, struct btrfs_path *path,
2132                         u32 name_len, unsigned long name_off,
2133                         struct extent_buffer *eb_in, u64 parent,
2134                         char *dest, u32 size)
2135 {
2136         int slot;
2137         u64 next_inum;
2138         int ret;
2139         s64 bytes_left = ((s64)size) - 1;
2140         struct extent_buffer *eb = eb_in;
2141         struct btrfs_key found_key;
2142         struct btrfs_inode_ref *iref;
2143
2144         if (bytes_left >= 0)
2145                 dest[bytes_left] = '\0';
2146
2147         while (1) {
2148                 bytes_left -= name_len;
2149                 if (bytes_left >= 0)
2150                         read_extent_buffer(eb, dest + bytes_left,
2151                                            name_off, name_len);
2152                 if (eb != eb_in) {
2153                         if (!path->skip_locking)
2154                                 btrfs_tree_read_unlock(eb);
2155                         free_extent_buffer(eb);
2156                 }
2157                 ret = btrfs_find_item(fs_root, path, parent, 0,
2158                                 BTRFS_INODE_REF_KEY, &found_key);
2159                 if (ret > 0)
2160                         ret = -ENOENT;
2161                 if (ret)
2162                         break;
2163
2164                 next_inum = found_key.offset;
2165
2166                 /* regular exit ahead */
2167                 if (parent == next_inum)
2168                         break;
2169
2170                 slot = path->slots[0];
2171                 eb = path->nodes[0];
2172                 /* make sure we can use eb after releasing the path */
2173                 if (eb != eb_in) {
2174                         path->nodes[0] = NULL;
2175                         path->locks[0] = 0;
2176                 }
2177                 btrfs_release_path(path);
2178                 iref = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_inode_ref);
2179
2180                 name_len = btrfs_inode_ref_name_len(eb, iref);
2181                 name_off = (unsigned long)(iref + 1);
2182
2183                 parent = next_inum;
2184                 --bytes_left;
2185                 if (bytes_left >= 0)
2186                         dest[bytes_left] = '/';
2187         }
2188
2189         btrfs_release_path(path);
2190
2191         if (ret)
2192                 return ERR_PTR(ret);
2193
2194         return dest + bytes_left;
2195 }
2196
2197 /*
2198  * this makes the path point to (logical EXTENT_ITEM *)
2199  * returns BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA for data, BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK for
2200  * tree blocks and <0 on error.
2201  */
2202 int extent_from_logical(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical,
2203                         struct btrfs_path *path, struct btrfs_key *found_key,
2204                         u64 *flags_ret)
2205 {
2206         struct btrfs_root *extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, logical);
2207         int ret;
2208         u64 flags;
2209         u64 size = 0;
2210         u32 item_size;
2211         const struct extent_buffer *eb;
2212         struct btrfs_extent_item *ei;
2213         struct btrfs_key key;
2214
2215         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA))
2216                 key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
2217         else
2218                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
2219         key.objectid = logical;
2220         key.offset = (u64)-1;
2221
2222         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
2223         if (ret < 0)
2224                 return ret;
2225         if (ret == 0) {
2226                 /*
2227                  * Key with offset -1 found, there would have to exist an extent
2228                  * item with such offset, but this is out of the valid range.
2229                  */
2230                 return -EUCLEAN;
2231         }
2232
2233         ret = btrfs_previous_extent_item(extent_root, path, 0);
2234         if (ret) {
2235                 if (ret > 0)
2236                         ret = -ENOENT;
2237                 return ret;
2238         }
2239         btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], found_key, path->slots[0]);
2240         if (found_key->type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
2241                 size = fs_info->nodesize;
2242         else if (found_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY)
2243                 size = found_key->offset;
2244
2245         if (found_key->objectid > logical ||
2246             found_key->objectid + size <= logical) {
2247                 btrfs_debug(fs_info,
2248                         "logical %llu is not within any extent", logical);
2249                 return -ENOENT;
2250         }
2251
2252         eb = path->nodes[0];
2253         item_size = btrfs_item_size(eb, path->slots[0]);
2254
2255         ei = btrfs_item_ptr(eb, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
2256         flags = btrfs_extent_flags(eb, ei);
2257
2258         btrfs_debug(fs_info,
2259                 "logical %llu is at position %llu within the extent (%llu EXTENT_ITEM %llu) flags %#llx size %u",
2260                  logical, logical - found_key->objectid, found_key->objectid,
2261                  found_key->offset, flags, item_size);
2262
2263         WARN_ON(!flags_ret);
2264         if (flags_ret) {
2265                 if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK)
2266                         *flags_ret = BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK;
2267                 else if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA)
2268                         *flags_ret = BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA;
2269                 else
2270                         BUG();
2271                 return 0;
2272         }
2273
2274         return -EIO;
2275 }
2276
2277 /*
2278  * helper function to iterate extent inline refs. ptr must point to a 0 value
2279  * for the first call and may be modified. it is used to track state.
2280  * if more refs exist, 0 is returned and the next call to
2281  * get_extent_inline_ref must pass the modified ptr parameter to get the
2282  * next ref. after the last ref was processed, 1 is returned.
2283  * returns <0 on error
2284  */
2285 static int get_extent_inline_ref(unsigned long *ptr,
2286                                  const struct extent_buffer *eb,
2287                                  const struct btrfs_key *key,
2288                                  const struct btrfs_extent_item *ei,
2289                                  u32 item_size,
2290                                  struct btrfs_extent_inline_ref **out_eiref,
2291                                  int *out_type)
2292 {
2293         unsigned long end;
2294         u64 flags;
2295         struct btrfs_tree_block_info *info;
2296
2297         if (!*ptr) {
2298                 /* first call */
2299                 flags = btrfs_extent_flags(eb, ei);
2300                 if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK) {
2301                         if (key->type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
2302                                 /* a skinny metadata extent */
2303                                 *out_eiref =
2304                                      (struct btrfs_extent_inline_ref *)(ei + 1);
2305                         } else {
2306                                 WARN_ON(key->type != BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY);
2307                                 info = (struct btrfs_tree_block_info *)(ei + 1);
2308                                 *out_eiref =
2309                                    (struct btrfs_extent_inline_ref *)(info + 1);
2310                         }
2311                 } else {
2312                         *out_eiref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(ei + 1);
2313                 }
2314                 *ptr = (unsigned long)*out_eiref;
2315                 if ((unsigned long)(*ptr) >= (unsigned long)ei + item_size)
2316                         return -ENOENT;
2317         }
2318
2319         end = (unsigned long)ei + item_size;
2320         *out_eiref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(*ptr);
2321         *out_type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(eb, *out_eiref,
2322                                                      BTRFS_REF_TYPE_ANY);
2323         if (*out_type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID)
2324                 return -EUCLEAN;
2325
2326         *ptr += btrfs_extent_inline_ref_size(*out_type);
2327         WARN_ON(*ptr > end);
2328         if (*ptr == end)
2329                 return 1; /* last */
2330
2331         return 0;
2332 }
2333
2334 /*
2335  * reads the tree block backref for an extent. tree level and root are returned
2336  * through out_level and out_root. ptr must point to a 0 value for the first
2337  * call and may be modified (see get_extent_inline_ref comment).
2338  * returns 0 if data was provided, 1 if there was no more data to provide or
2339  * <0 on error.
2340  */
2341 int tree_backref_for_extent(unsigned long *ptr, struct extent_buffer *eb,
2342                             struct btrfs_key *key, struct btrfs_extent_item *ei,
2343                             u32 item_size, u64 *out_root, u8 *out_level)
2344 {
2345         int ret;
2346         int type;
2347         struct btrfs_extent_inline_ref *eiref;
2348
2349         if (*ptr == (unsigned long)-1)
2350                 return 1;
2351
2352         while (1) {
2353                 ret = get_extent_inline_ref(ptr, eb, key, ei, item_size,
2354                                               &eiref, &type);
2355                 if (ret < 0)
2356                         return ret;
2357
2358                 if (type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY ||
2359                     type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY)
2360                         break;
2361
2362                 if (ret == 1)
2363                         return 1;
2364         }
2365
2366         /* we can treat both ref types equally here */
2367         *out_root = btrfs_extent_inline_ref_offset(eb, eiref);
2368
2369         if (key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY) {
2370                 struct btrfs_tree_block_info *info;
2371
2372                 info = (struct btrfs_tree_block_info *)(ei + 1);
2373                 *out_level = btrfs_tree_block_level(eb, info);
2374         } else {
2375                 ASSERT(key->type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY);
2376                 *out_level = (u8)key->offset;
2377         }
2378
2379         if (ret == 1)
2380                 *ptr = (unsigned long)-1;
2381
2382         return 0;
2383 }
2384
2385 static int iterate_leaf_refs(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2386                              struct extent_inode_elem *inode_list,
2387                              u64 root, u64 extent_item_objectid,
2388                              iterate_extent_inodes_t *iterate, void *ctx)
2389 {
2390         struct extent_inode_elem *eie;
2391         int ret = 0;
2392
2393         for (eie = inode_list; eie; eie = eie->next) {
2394                 btrfs_debug(fs_info,
2395                             "ref for %llu resolved, key (%llu EXTEND_DATA %llu), root %llu",
2396                             extent_item_objectid, eie->inum,
2397                             eie->offset, root);
2398                 ret = iterate(eie->inum, eie->offset, eie->num_bytes, root, ctx);
2399                 if (ret) {
2400                         btrfs_debug(fs_info,
2401                                     "stopping iteration for %llu due to ret=%d",
2402                                     extent_item_objectid, ret);
2403                         break;
2404                 }
2405         }
2406
2407         return ret;
2408 }
2409
2410 /*
2411  * calls iterate() for every inode that references the extent identified by
2412  * the given parameters.
2413  * when the iterator function returns a non-zero value, iteration stops.
2414  */
2415 int iterate_extent_inodes(struct btrfs_backref_walk_ctx *ctx,
2416                           bool search_commit_root,
2417                           iterate_extent_inodes_t *iterate, void *user_ctx)
2418 {
2419         int ret;
2420         struct ulist *refs;
2421         struct ulist_node *ref_node;
2422         struct btrfs_seq_list seq_elem = BTRFS_SEQ_LIST_INIT(seq_elem);
2423         struct ulist_iterator ref_uiter;
2424
2425         btrfs_debug(ctx->fs_info, "resolving all inodes for extent %llu",
2426                     ctx->bytenr);
2427
2428         ASSERT(ctx->trans == NULL);
2429         ASSERT(ctx->roots == NULL);
2430
2431         if (!search_commit_root) {
2432                 struct btrfs_trans_handle *trans;
2433
2434                 trans = btrfs_attach_transaction(ctx->fs_info->tree_root);
2435                 if (IS_ERR(trans)) {
2436                         if (PTR_ERR(trans) != -ENOENT &&
2437                             PTR_ERR(trans) != -EROFS)
2438                                 return PTR_ERR(trans);
2439                         trans = NULL;
2440                 }
2441                 ctx->trans = trans;
2442         }
2443
2444         if (ctx->trans) {
2445                 btrfs_get_tree_mod_seq(ctx->fs_info, &seq_elem);
2446                 ctx->time_seq = seq_elem.seq;
2447         } else {
2448                 down_read(&ctx->fs_info->commit_root_sem);
2449         }
2450
2451         ret = btrfs_find_all_leafs(ctx);
2452         if (ret)
2453                 goto out;
2454         refs = ctx->refs;
2455         ctx->refs = NULL;
2456
2457         ULIST_ITER_INIT(&ref_uiter);
2458         while (!ret && (ref_node = ulist_next(refs, &ref_uiter))) {
2459                 const u64 leaf_bytenr = ref_node->val;
2460                 struct ulist_node *root_node;
2461                 struct ulist_iterator root_uiter;
2462                 struct extent_inode_elem *inode_list;
2463
2464                 inode_list = (struct extent_inode_elem *)(uintptr_t)ref_node->aux;
2465
2466                 if (ctx->cache_lookup) {
2467                         const u64 *root_ids;
2468                         int root_count;
2469                         bool cached;
2470
2471                         cached = ctx->cache_lookup(leaf_bytenr, ctx->user_ctx,
2472                                                    &root_ids, &root_count);
2473                         if (cached) {
2474                                 for (int i = 0; i < root_count; i++) {
2475                                         ret = iterate_leaf_refs(ctx->fs_info,
2476                                                                 inode_list,
2477                                                                 root_ids[i],
2478                                                                 leaf_bytenr,
2479                                                                 iterate,
2480                                                                 user_ctx);
2481                                         if (ret)
2482                                                 break;
2483                                 }
2484                                 continue;
2485                         }
2486                 }
2487
2488                 if (!ctx->roots) {
2489                         ctx->roots = ulist_alloc(GFP_NOFS);
2490                         if (!ctx->roots) {
2491                                 ret = -ENOMEM;
2492                                 break;
2493                         }
2494                 }
2495
2496                 ctx->bytenr = leaf_bytenr;
2497                 ret = btrfs_find_all_roots_safe(ctx);
2498                 if (ret)
2499                         break;
2500
2501                 if (ctx->cache_store)
2502                         ctx->cache_store(leaf_bytenr, ctx->roots, ctx->user_ctx);
2503
2504                 ULIST_ITER_INIT(&root_uiter);
2505                 while (!ret && (root_node = ulist_next(ctx->roots, &root_uiter))) {
2506                         btrfs_debug(ctx->fs_info,
2507                                     "root %llu references leaf %llu, data list %#llx",
2508                                     root_node->val, ref_node->val,
2509                                     ref_node->aux);
2510                         ret = iterate_leaf_refs(ctx->fs_info, inode_list,
2511                                                 root_node->val, ctx->bytenr,
2512                                                 iterate, user_ctx);
2513                 }
2514                 ulist_reinit(ctx->roots);
2515         }
2516
2517         free_leaf_list(refs);
2518 out:
2519         if (ctx->trans) {
2520                 btrfs_put_tree_mod_seq(ctx->fs_info, &seq_elem);
2521                 btrfs_end_transaction(ctx->trans);
2522                 ctx->trans = NULL;
2523         } else {
2524                 up_read(&ctx->fs_info->commit_root_sem);
2525         }
2526
2527         ulist_free(ctx->roots);
2528         ctx->roots = NULL;
2529
2530         if (ret == BTRFS_ITERATE_EXTENT_INODES_STOP)
2531                 ret = 0;
2532
2533         return ret;
2534 }
2535
2536 static int build_ino_list(u64 inum, u64 offset, u64 num_bytes, u64 root, void *ctx)
2537 {
2538         struct btrfs_data_container *inodes = ctx;
2539         const size_t c = 3 * sizeof(u64);
2540
2541         if (inodes->bytes_left >= c) {
2542                 inodes->bytes_left -= c;
2543                 inodes->val[inodes->elem_cnt] = inum;
2544                 inodes->val[inodes->elem_cnt + 1] = offset;
2545                 inodes->val[inodes->elem_cnt + 2] = root;
2546                 inodes->elem_cnt += 3;
2547         } else {
2548                 inodes->bytes_missing += c - inodes->bytes_left;
2549                 inodes->bytes_left = 0;
2550                 inodes->elem_missed += 3;
2551         }
2552
2553         return 0;
2554 }
2555
2556 int iterate_inodes_from_logical(u64 logical, struct btrfs_fs_info *fs_info,
2557                                 struct btrfs_path *path,
2558                                 void *ctx, bool ignore_offset)
2559 {
2560         struct btrfs_backref_walk_ctx walk_ctx = { 0 };
2561         int ret;
2562         u64 flags = 0;
2563         struct btrfs_key found_key;
2564         int search_commit_root = path->search_commit_root;
2565
2566         ret = extent_from_logical(fs_info, logical, path, &found_key, &flags);
2567         btrfs_release_path(path);
2568         if (ret < 0)
2569                 return ret;
2570         if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK)
2571                 return -EINVAL;
2572
2573         walk_ctx.bytenr = found_key.objectid;
2574         if (ignore_offset)
2575                 walk_ctx.ignore_extent_item_pos = true;
2576         else
2577                 walk_ctx.extent_item_pos = logical - found_key.objectid;
2578         walk_ctx.fs_info = fs_info;
2579
2580         return iterate_extent_inodes(&walk_ctx, search_commit_root,
2581                                      build_ino_list, ctx);
2582 }
2583
2584 static int inode_to_path(u64 inum, u32 name_len, unsigned long name_off,
2585                          struct extent_buffer *eb, struct inode_fs_paths *ipath);
2586
2587 static int iterate_inode_refs(u64 inum, struct inode_fs_paths *ipath)
2588 {
2589         int ret = 0;
2590         int slot;
2591         u32 cur;
2592         u32 len;
2593         u32 name_len;
2594         u64 parent = 0;
2595         int found = 0;
2596         struct btrfs_root *fs_root = ipath->fs_root;
2597         struct btrfs_path *path = ipath->btrfs_path;
2598         struct extent_buffer *eb;
2599         struct btrfs_inode_ref *iref;
2600         struct btrfs_key found_key;
2601
2602         while (!ret) {
2603                 ret = btrfs_find_item(fs_root, path, inum,
2604                                 parent ? parent + 1 : 0, BTRFS_INODE_REF_KEY,
2605                                 &found_key);
2606
2607                 if (ret < 0)
2608                         break;
2609                 if (ret) {
2610                         ret = found ? 0 : -ENOENT;
2611                         break;
2612                 }
2613                 ++found;
2614
2615                 parent = found_key.offset;
2616                 slot = path->slots[0];
2617                 eb = btrfs_clone_extent_buffer(path->nodes[0]);
2618                 if (!eb) {
2619                         ret = -ENOMEM;
2620                         break;
2621                 }
2622                 btrfs_release_path(path);
2623
2624                 iref = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_inode_ref);
2625
2626                 for (cur = 0; cur < btrfs_item_size(eb, slot); cur += len) {
2627                         name_len = btrfs_inode_ref_name_len(eb, iref);
2628                         /* path must be released before calling iterate()! */
2629                         btrfs_debug(fs_root->fs_info,
2630                                 "following ref at offset %u for inode %llu in tree %llu",
2631                                 cur, found_key.objectid,
2632                                 fs_root->root_key.objectid);
2633                         ret = inode_to_path(parent, name_len,
2634                                       (unsigned long)(iref + 1), eb, ipath);
2635                         if (ret)
2636                                 break;
2637                         len = sizeof(*iref) + name_len;
2638                         iref = (struct btrfs_inode_ref *)((char *)iref + len);
2639                 }
2640                 free_extent_buffer(eb);
2641         }
2642
2643         btrfs_release_path(path);
2644
2645         return ret;
2646 }
2647
2648 static int iterate_inode_extrefs(u64 inum, struct inode_fs_paths *ipath)
2649 {
2650         int ret;
2651         int slot;
2652         u64 offset = 0;
2653         u64 parent;
2654         int found = 0;
2655         struct btrfs_root *fs_root = ipath->fs_root;
2656         struct btrfs_path *path = ipath->btrfs_path;
2657         struct extent_buffer *eb;
2658         struct btrfs_inode_extref *extref;
2659         u32 item_size;
2660         u32 cur_offset;
2661         unsigned long ptr;
2662
2663         while (1) {
2664                 ret = btrfs_find_one_extref(fs_root, inum, offset, path, &extref,
2665                                             &offset);
2666                 if (ret < 0)
2667                         break;
2668                 if (ret) {
2669                         ret = found ? 0 : -ENOENT;
2670                         break;
2671                 }
2672                 ++found;
2673
2674                 slot = path->slots[0];
2675                 eb = btrfs_clone_extent_buffer(path->nodes[0]);
2676                 if (!eb) {
2677                         ret = -ENOMEM;
2678                         break;
2679                 }
2680                 btrfs_release_path(path);
2681
2682                 item_size = btrfs_item_size(eb, slot);
2683                 ptr = btrfs_item_ptr_offset(eb, slot);
2684                 cur_offset = 0;
2685
2686                 while (cur_offset < item_size) {
2687                         u32 name_len;
2688
2689                         extref = (struct btrfs_inode_extref *)(ptr + cur_offset);
2690                         parent = btrfs_inode_extref_parent(eb, extref);
2691                         name_len = btrfs_inode_extref_name_len(eb, extref);
2692                         ret = inode_to_path(parent, name_len,
2693                                       (unsigned long)&extref->name, eb, ipath);
2694                         if (ret)
2695                                 break;
2696
2697                         cur_offset += btrfs_inode_extref_name_len(eb, extref);
2698                         cur_offset += sizeof(*extref);
2699                 }
2700                 free_extent_buffer(eb);
2701
2702                 offset++;
2703         }
2704
2705         btrfs_release_path(path);
2706
2707         return ret;
2708 }
2709
2710 /*
2711  * returns 0 if the path could be dumped (probably truncated)
2712  * returns <0 in case of an error
2713  */
2714 static int inode_to_path(u64 inum, u32 name_len, unsigned long name_off,
2715                          struct extent_buffer *eb, struct inode_fs_paths *ipath)
2716 {
2717         char *fspath;
2718         char *fspath_min;
2719         int i = ipath->fspath->elem_cnt;
2720         const int s_ptr = sizeof(char *);
2721         u32 bytes_left;
2722
2723         bytes_left = ipath->fspath->bytes_left > s_ptr ?
2724                                         ipath->fspath->bytes_left - s_ptr : 0;
2725
2726         fspath_min = (char *)ipath->fspath->val + (i + 1) * s_ptr;
2727         fspath = btrfs_ref_to_path(ipath->fs_root, ipath->btrfs_path, name_len,
2728                                    name_off, eb, inum, fspath_min, bytes_left);
2729         if (IS_ERR(fspath))
2730                 return PTR_ERR(fspath);
2731
2732         if (fspath > fspath_min) {
2733                 ipath->fspath->val[i] = (u64)(unsigned long)fspath;
2734                 ++ipath->fspath->elem_cnt;
2735                 ipath->fspath->bytes_left = fspath - fspath_min;
2736         } else {
2737                 ++ipath->fspath->elem_missed;
2738                 ipath->fspath->bytes_missing += fspath_min - fspath;
2739                 ipath->fspath->bytes_left = 0;
2740         }
2741
2742         return 0;
2743 }
2744
2745 /*
2746  * this dumps all file system paths to the inode into the ipath struct, provided
2747  * is has been created large enough. each path is zero-terminated and accessed
2748  * from ipath->fspath->val[i].
2749  * when it returns, there are ipath->fspath->elem_cnt number of paths available
2750  * in ipath->fspath->val[]. when the allocated space wasn't sufficient, the
2751  * number of missed paths is recorded in ipath->fspath->elem_missed, otherwise,
2752  * it's zero. ipath->fspath->bytes_missing holds the number of bytes that would
2753  * have been needed to return all paths.
2754  */
2755 int paths_from_inode(u64 inum, struct inode_fs_paths *ipath)
2756 {
2757         int ret;
2758         int found_refs = 0;
2759
2760         ret = iterate_inode_refs(inum, ipath);
2761         if (!ret)
2762                 ++found_refs;
2763         else if (ret != -ENOENT)
2764                 return ret;
2765
2766         ret = iterate_inode_extrefs(inum, ipath);
2767         if (ret == -ENOENT && found_refs)
2768                 return 0;
2769
2770         return ret;
2771 }
2772
2773 struct btrfs_data_container *init_data_container(u32 total_bytes)
2774 {
2775         struct btrfs_data_container *data;
2776         size_t alloc_bytes;
2777
2778         alloc_bytes = max_t(size_t, total_bytes, sizeof(*data));
2779         data = kvzalloc(alloc_bytes, GFP_KERNEL);
2780         if (!data)
2781                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2782
2783         if (total_bytes >= sizeof(*data))
2784                 data->bytes_left = total_bytes - sizeof(*data);
2785         else
2786                 data->bytes_missing = sizeof(*data) - total_bytes;
2787
2788         return data;
2789 }
2790
2791 /*
2792  * allocates space to return multiple file system paths for an inode.
2793  * total_bytes to allocate are passed, note that space usable for actual path
2794  * information will be total_bytes - sizeof(struct inode_fs_paths).
2795  * the returned pointer must be freed with free_ipath() in the end.
2796  */
2797 struct inode_fs_paths *init_ipath(s32 total_bytes, struct btrfs_root *fs_root,
2798                                         struct btrfs_path *path)
2799 {
2800         struct inode_fs_paths *ifp;
2801         struct btrfs_data_container *fspath;
2802
2803         fspath = init_data_container(total_bytes);
2804         if (IS_ERR(fspath))
2805                 return ERR_CAST(fspath);
2806
2807         ifp = kmalloc(sizeof(*ifp), GFP_KERNEL);
2808         if (!ifp) {
2809                 kvfree(fspath);
2810                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2811         }
2812
2813         ifp->btrfs_path = path;
2814         ifp->fspath = fspath;
2815         ifp->fs_root = fs_root;
2816
2817         return ifp;
2818 }
2819
2820 void free_ipath(struct inode_fs_paths *ipath)
2821 {
2822         if (!ipath)
2823                 return;
2824         kvfree(ipath->fspath);
2825         kfree(ipath);
2826 }
2827
2828 struct btrfs_backref_iter *btrfs_backref_iter_alloc(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2829 {
2830         struct btrfs_backref_iter *ret;
2831
2832         ret = kzalloc(sizeof(*ret), GFP_NOFS);
2833         if (!ret)
2834                 return NULL;
2835
2836         ret->path = btrfs_alloc_path();
2837         if (!ret->path) {
2838                 kfree(ret);
2839                 return NULL;
2840         }
2841
2842         /* Current backref iterator only supports iteration in commit root */
2843         ret->path->search_commit_root = 1;
2844         ret->path->skip_locking = 1;
2845         ret->fs_info = fs_info;
2846
2847         return ret;
2848 }
2849
2850 static void btrfs_backref_iter_release(struct btrfs_backref_iter *iter)
2851 {
2852         iter->bytenr = 0;
2853         iter->item_ptr = 0;
2854         iter->cur_ptr = 0;
2855         iter->end_ptr = 0;
2856         btrfs_release_path(iter->path);
2857         memset(&iter->cur_key, 0, sizeof(iter->cur_key));
2858 }
2859
2860 int btrfs_backref_iter_start(struct btrfs_backref_iter *iter, u64 bytenr)
2861 {
2862         struct btrfs_fs_info *fs_info = iter->fs_info;
2863         struct btrfs_root *extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, bytenr);
2864         struct btrfs_path *path = iter->path;
2865         struct btrfs_extent_item *ei;
2866         struct btrfs_key key;
2867         int ret;
2868
2869         key.objectid = bytenr;
2870         key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
2871         key.offset = (u64)-1;
2872         iter->bytenr = bytenr;
2873
2874         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
2875         if (ret < 0)
2876                 return ret;
2877         if (ret == 0) {
2878                 /*
2879                  * Key with offset -1 found, there would have to exist an extent
2880                  * item with such offset, but this is out of the valid range.
2881                  */
2882                 ret = -EUCLEAN;
2883                 goto release;
2884         }
2885         if (path->slots[0] == 0) {
2886                 WARN_ON(IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG));
2887                 ret = -EUCLEAN;
2888                 goto release;
2889         }
2890         path->slots[0]--;
2891
2892         btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key, path->slots[0]);
2893         if ((key.type != BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
2894              key.type != BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) || key.objectid != bytenr) {
2895                 ret = -ENOENT;
2896                 goto release;
2897         }
2898         memcpy(&iter->cur_key, &key, sizeof(key));
2899         iter->item_ptr = (u32)btrfs_item_ptr_offset(path->nodes[0],
2900                                                     path->slots[0]);
2901         iter->end_ptr = (u32)(iter->item_ptr +
2902                         btrfs_item_size(path->nodes[0], path->slots[0]));
2903         ei = btrfs_item_ptr(path->nodes[0], path->slots[0],
2904                             struct btrfs_extent_item);
2905
2906         /*
2907          * Only support iteration on tree backref yet.
2908          *
2909          * This is an extra precaution for non skinny-metadata, where
2910          * EXTENT_ITEM is also used for tree blocks, that we can only use
2911          * extent flags to determine if it's a tree block.
2912          */
2913         if (btrfs_extent_flags(path->nodes[0], ei) & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA) {
2914                 ret = -ENOTSUPP;
2915                 goto release;
2916         }
2917         iter->cur_ptr = (u32)(iter->item_ptr + sizeof(*ei));
2918
2919         /* If there is no inline backref, go search for keyed backref */
2920         if (iter->cur_ptr >= iter->end_ptr) {
2921                 ret = btrfs_next_item(extent_root, path);
2922
2923                 /* No inline nor keyed ref */
2924                 if (ret > 0) {
2925                         ret = -ENOENT;
2926                         goto release;
2927                 }
2928                 if (ret < 0)
2929                         goto release;
2930
2931                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &iter->cur_key,
2932                                 path->slots[0]);
2933                 if (iter->cur_key.objectid != bytenr ||
2934                     (iter->cur_key.type != BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY &&
2935                      iter->cur_key.type != BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY)) {
2936                         ret = -ENOENT;
2937                         goto release;
2938                 }
2939                 iter->cur_ptr = (u32)btrfs_item_ptr_offset(path->nodes[0],
2940                                                            path->slots[0]);
2941                 iter->item_ptr = iter->cur_ptr;
2942                 iter->end_ptr = (u32)(iter->item_ptr + btrfs_item_size(
2943                                       path->nodes[0], path->slots[0]));
2944         }
2945
2946         return 0;
2947 release:
2948         btrfs_backref_iter_release(iter);
2949         return ret;
2950 }
2951
2952 static bool btrfs_backref_iter_is_inline_ref(struct btrfs_backref_iter *iter)
2953 {
2954         if (iter->cur_key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
2955             iter->cur_key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
2956                 return true;
2957         return false;
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Go to the next backref item of current bytenr, can be either inlined or
2962  * keyed.
2963  *
2964  * Caller needs to check whether it's inline ref or not by iter->cur_key.
2965  *
2966  * Return 0 if we get next backref without problem.
2967  * Return >0 if there is no extra backref for this bytenr.
2968  * Return <0 if there is something wrong happened.
2969  */
2970 int btrfs_backref_iter_next(struct btrfs_backref_iter *iter)
2971 {
2972         struct extent_buffer *eb = iter->path->nodes[0];
2973         struct btrfs_root *extent_root;
2974         struct btrfs_path *path = iter->path;
2975         struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
2976         int ret;
2977         u32 size;
2978
2979         if (btrfs_backref_iter_is_inline_ref(iter)) {
2980                 /* We're still inside the inline refs */
2981                 ASSERT(iter->cur_ptr < iter->end_ptr);
2982
2983                 if (btrfs_backref_has_tree_block_info(iter)) {
2984                         /* First tree block info */
2985                         size = sizeof(struct btrfs_tree_block_info);
2986                 } else {
2987                         /* Use inline ref type to determine the size */
2988                         int type;
2989
2990                         iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)
2991                                 ((unsigned long)iter->cur_ptr);
2992                         type = btrfs_extent_inline_ref_type(eb, iref);
2993
2994                         size = btrfs_extent_inline_ref_size(type);
2995                 }
2996                 iter->cur_ptr += size;
2997                 if (iter->cur_ptr < iter->end_ptr)
2998                         return 0;
2999
3000                 /* All inline items iterated, fall through */
3001         }
3002
3003         /* We're at keyed items, there is no inline item, go to the next one */
3004         extent_root = btrfs_extent_root(iter->fs_info, iter->bytenr);
3005         ret = btrfs_next_item(extent_root, iter->path);
3006         if (ret)
3007                 return ret;
3008
3009         btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &iter->cur_key, path->slots[0]);
3010         if (iter->cur_key.objectid != iter->bytenr ||
3011             (iter->cur_key.type != BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY &&
3012              iter->cur_key.type != BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY))
3013                 return 1;
3014         iter->item_ptr = (u32)btrfs_item_ptr_offset(path->nodes[0],
3015                                         path->slots[0]);
3016         iter->cur_ptr = iter->item_ptr;
3017         iter->end_ptr = iter->item_ptr + (u32)btrfs_item_size(path->nodes[0],
3018                                                 path->slots[0]);
3019         return 0;
3020 }
3021
3022 void btrfs_backref_init_cache(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3023                               struct btrfs_backref_cache *cache, bool is_reloc)
3024 {
3025         int i;
3026
3027         cache->rb_root = RB_ROOT;
3028         for (i = 0; i < BTRFS_MAX_LEVEL; i++)
3029                 INIT_LIST_HEAD(&cache->pending[i]);
3030         INIT_LIST_HEAD(&cache->changed);
3031         INIT_LIST_HEAD(&cache->detached);
3032         INIT_LIST_HEAD(&cache->leaves);
3033         INIT_LIST_HEAD(&cache->pending_edge);
3034         INIT_LIST_HEAD(&cache->useless_node);
3035         cache->fs_info = fs_info;
3036         cache->is_reloc = is_reloc;
3037 }
3038
3039 struct btrfs_backref_node *btrfs_backref_alloc_node(
3040                 struct btrfs_backref_cache *cache, u64 bytenr, int level)
3041 {
3042         struct btrfs_backref_node *node;
3043
3044         ASSERT(level >= 0 && level < BTRFS_MAX_LEVEL);
3045         node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_NOFS);
3046         if (!node)
3047                 return node;
3048
3049         INIT_LIST_HEAD(&node->list);
3050         INIT_LIST_HEAD(&node->upper);
3051         INIT_LIST_HEAD(&node->lower);
3052         RB_CLEAR_NODE(&node->rb_node);
3053         cache->nr_nodes++;
3054         node->level = level;
3055         node->bytenr = bytenr;
3056
3057         return node;
3058 }
3059
3060 void btrfs_backref_free_node(struct btrfs_backref_cache *cache,
3061                              struct btrfs_backref_node *node)
3062 {
3063         if (node) {
3064                 ASSERT(list_empty(&node->list));
3065                 ASSERT(list_empty(&node->lower));
3066                 ASSERT(node->eb == NULL);
3067                 cache->nr_nodes--;
3068                 btrfs_put_root(node->root);
3069                 kfree(node);
3070         }
3071 }
3072
3073 struct btrfs_backref_edge *btrfs_backref_alloc_edge(
3074                 struct btrfs_backref_cache *cache)
3075 {
3076         struct btrfs_backref_edge *edge;
3077
3078         edge = kzalloc(sizeof(*edge), GFP_NOFS);
3079         if (edge)
3080                 cache->nr_edges++;
3081         return edge;
3082 }
3083
3084 void btrfs_backref_free_edge(struct btrfs_backref_cache *cache,
3085                              struct btrfs_backref_edge *edge)
3086 {
3087         if (edge) {
3088                 cache->nr_edges--;
3089                 kfree(edge);
3090         }
3091 }
3092
3093 void btrfs_backref_unlock_node_buffer(struct btrfs_backref_node *node)
3094 {
3095         if (node->locked) {
3096                 btrfs_tree_unlock(node->eb);
3097                 node->locked = 0;
3098         }
3099 }
3100
3101 void btrfs_backref_drop_node_buffer(struct btrfs_backref_node *node)
3102 {
3103         if (node->eb) {
3104                 btrfs_backref_unlock_node_buffer(node);
3105                 free_extent_buffer(node->eb);
3106                 node->eb = NULL;
3107         }
3108 }
3109
3110 /*
3111  * Drop the backref node from cache without cleaning up its children
3112  * edges.
3113  *
3114  * This can only be called on node without parent edges.
3115  * The children edges are still kept as is.
3116  */
3117 void btrfs_backref_drop_node(struct btrfs_backref_cache *tree,
3118                              struct btrfs_backref_node *node)
3119 {
3120         ASSERT(list_empty(&node->upper));
3121
3122         btrfs_backref_drop_node_buffer(node);
3123         list_del_init(&node->list);
3124         list_del_init(&node->lower);
3125         if (!RB_EMPTY_NODE(&node->rb_node))
3126                 rb_erase(&node->rb_node, &tree->rb_root);
3127         btrfs_backref_free_node(tree, node);
3128 }
3129
3130 /*
3131  * Drop the backref node from cache, also cleaning up all its
3132  * upper edges and any uncached nodes in the path.
3133  *
3134  * This cleanup happens bottom up, thus the node should either
3135  * be the lowest node in the cache or a detached node.
3136  */
3137 void btrfs_backref_cleanup_node(struct btrfs_backref_cache *cache,
3138                                 struct btrfs_backref_node *node)
3139 {
3140         struct btrfs_backref_node *upper;
3141         struct btrfs_backref_edge *edge;
3142
3143         if (!node)
3144                 return;
3145
3146         BUG_ON(!node->lowest && !node->detached);
3147         while (!list_empty(&node->upper)) {
3148                 edge = list_entry(node->upper.next, struct btrfs_backref_edge,
3149                                   list[LOWER]);
3150                 upper = edge->node[UPPER];
3151                 list_del(&edge->list[LOWER]);
3152                 list_del(&edge->list[UPPER]);
3153                 btrfs_backref_free_edge(cache, edge);
3154
3155                 /*
3156                  * Add the node to leaf node list if no other child block
3157                  * cached.
3158                  */
3159                 if (list_empty(&upper->lower)) {
3160                         list_add_tail(&upper->lower, &cache->leaves);
3161                         upper->lowest = 1;
3162                 }
3163         }
3164
3165         btrfs_backref_drop_node(cache, node);
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Release all nodes/edges from current cache
3170  */
3171 void btrfs_backref_release_cache(struct btrfs_backref_cache *cache)
3172 {
3173         struct btrfs_backref_node *node;
3174         int i;
3175
3176         while (!list_empty(&cache->detached)) {
3177                 node = list_entry(cache->detached.next,
3178                                   struct btrfs_backref_node, list);
3179                 btrfs_backref_cleanup_node(cache, node);
3180         }
3181
3182         while (!list_empty(&cache->leaves)) {
3183                 node = list_entry(cache->leaves.next,
3184                                   struct btrfs_backref_node, lower);
3185                 btrfs_backref_cleanup_node(cache, node);
3186         }
3187
3188         cache->last_trans = 0;
3189
3190         for (i = 0; i < BTRFS_MAX_LEVEL; i++)
3191                 ASSERT(list_empty(&cache->pending[i]));
3192         ASSERT(list_empty(&cache->pending_edge));
3193         ASSERT(list_empty(&cache->useless_node));
3194         ASSERT(list_empty(&cache->changed));
3195         ASSERT(list_empty(&cache->detached));
3196         ASSERT(RB_EMPTY_ROOT(&cache->rb_root));
3197         ASSERT(!cache->nr_nodes);
3198         ASSERT(!cache->nr_edges);
3199 }
3200
3201 void btrfs_backref_link_edge(struct btrfs_backref_edge *edge,
3202                              struct btrfs_backref_node *lower,
3203                              struct btrfs_backref_node *upper,
3204                              int link_which)
3205 {
3206         ASSERT(upper && lower && upper->level == lower->level + 1);
3207         edge->node[LOWER] = lower;
3208         edge->node[UPPER] = upper;
3209         if (link_which & LINK_LOWER)
3210                 list_add_tail(&edge->list[LOWER], &lower->upper);
3211         if (link_which & LINK_UPPER)
3212                 list_add_tail(&edge->list[UPPER], &upper->lower);
3213 }
3214 /*
3215  * Handle direct tree backref
3216  *
3217  * Direct tree backref means, the backref item shows its parent bytenr
3218  * directly. This is for SHARED_BLOCK_REF backref (keyed or inlined).
3219  *
3220  * @ref_key:    The converted backref key.
3221  *              For keyed backref, it's the item key.
3222  *              For inlined backref, objectid is the bytenr,
3223  *              type is btrfs_inline_ref_type, offset is
3224  *              btrfs_inline_ref_offset.
3225  */
3226 static int handle_direct_tree_backref(struct btrfs_backref_cache *cache,
3227                                       struct btrfs_key *ref_key,
3228                                       struct btrfs_backref_node *cur)
3229 {
3230         struct btrfs_backref_edge *edge;
3231         struct btrfs_backref_node *upper;
3232         struct rb_node *rb_node;
3233
3234         ASSERT(ref_key->type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY);
3235
3236         /* Only reloc root uses backref pointing to itself */
3237         if (ref_key->objectid == ref_key->offset) {
3238                 struct btrfs_root *root;
3239
3240                 cur->is_reloc_root = 1;
3241                 /* Only reloc backref cache cares about a specific root */
3242                 if (cache->is_reloc) {
3243                         root = find_reloc_root(cache->fs_info, cur->bytenr);
3244                         if (!root)
3245                                 return -ENOENT;
3246                         cur->root = root;
3247                 } else {
3248                         /*
3249                          * For generic purpose backref cache, reloc root node
3250                          * is useless.
3251                          */
3252                         list_add(&cur->list, &cache->useless_node);
3253                 }
3254                 return 0;
3255         }
3256
3257         edge = btrfs_backref_alloc_edge(cache);
3258         if (!edge)
3259                 return -ENOMEM;
3260
3261         rb_node = rb_simple_search(&cache->rb_root, ref_key->offset);
3262         if (!rb_node) {
3263                 /* Parent node not yet cached */
3264                 upper = btrfs_backref_alloc_node(cache, ref_key->offset,
3265                                            cur->level + 1);
3266                 if (!upper) {
3267                         btrfs_backref_free_edge(cache, edge);
3268                         return -ENOMEM;
3269                 }
3270
3271                 /*
3272                  *  Backrefs for the upper level block isn't cached, add the
3273                  *  block to pending list
3274                  */
3275                 list_add_tail(&edge->list[UPPER], &cache->pending_edge);
3276         } else {
3277                 /* Parent node already cached */
3278                 upper = rb_entry(rb_node, struct btrfs_backref_node, rb_node);
3279                 ASSERT(upper->checked);
3280                 INIT_LIST_HEAD(&edge->list[UPPER]);
3281         }
3282         btrfs_backref_link_edge(edge, cur, upper, LINK_LOWER);
3283         return 0;
3284 }
3285
3286 /*
3287  * Handle indirect tree backref
3288  *
3289  * Indirect tree backref means, we only know which tree the node belongs to.
3290  * We still need to do a tree search to find out the parents. This is for
3291  * TREE_BLOCK_REF backref (keyed or inlined).
3292  *
3293  * @trans:      Transaction handle.
3294  * @ref_key:    The same as @ref_key in  handle_direct_tree_backref()
3295  * @tree_key:   The first key of this tree block.
3296  * @path:       A clean (released) path, to avoid allocating path every time
3297  *              the function get called.
3298  */
3299 static int handle_indirect_tree_backref(struct btrfs_trans_handle *trans,
3300                                         struct btrfs_backref_cache *cache,
3301                                         struct btrfs_path *path,
3302                                         struct btrfs_key *ref_key,
3303                                         struct btrfs_key *tree_key,
3304                                         struct btrfs_backref_node *cur)
3305 {
3306         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
3307         struct btrfs_backref_node *upper;
3308         struct btrfs_backref_node *lower;
3309         struct btrfs_backref_edge *edge;
3310         struct extent_buffer *eb;
3311         struct btrfs_root *root;
3312         struct rb_node *rb_node;
3313         int level;
3314         bool need_check = true;
3315         int ret;
3316
3317         root = btrfs_get_fs_root(fs_info, ref_key->offset, false);
3318         if (IS_ERR(root))
3319                 return PTR_ERR(root);
3320         if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))
3321                 cur->cowonly = 1;
3322
3323         if (btrfs_root_level(&root->root_item) == cur->level) {
3324                 /* Tree root */
3325                 ASSERT(btrfs_root_bytenr(&root->root_item) == cur->bytenr);
3326                 /*
3327                  * For reloc backref cache, we may ignore reloc root.  But for
3328                  * general purpose backref cache, we can't rely on
3329                  * btrfs_should_ignore_reloc_root() as it may conflict with
3330                  * current running relocation and lead to missing root.
3331                  *
3332                  * For general purpose backref cache, reloc root detection is
3333                  * completely relying on direct backref (key->offset is parent
3334                  * bytenr), thus only do such check for reloc cache.
3335                  */
3336                 if (btrfs_should_ignore_reloc_root(root) && cache->is_reloc) {
3337                         btrfs_put_root(root);
3338                         list_add(&cur->list, &cache->useless_node);
3339                 } else {
3340                         cur->root = root;
3341                 }
3342                 return 0;
3343         }
3344
3345         level = cur->level + 1;
3346
3347         /* Search the tree to find parent blocks referring to the block */
3348         path->search_commit_root = 1;
3349         path->skip_locking = 1;
3350         path->lowest_level = level;
3351         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, tree_key, path, 0, 0);
3352         path->lowest_level = 0;
3353         if (ret < 0) {
3354                 btrfs_put_root(root);
3355                 return ret;
3356         }
3357         if (ret > 0 && path->slots[level] > 0)
3358                 path->slots[level]--;
3359
3360         eb = path->nodes[level];
3361         if (btrfs_node_blockptr(eb, path->slots[level]) != cur->bytenr) {
3362                 btrfs_err(fs_info,
3363 "couldn't find block (%llu) (level %d) in tree (%llu) with key (%llu %u %llu)",
3364                           cur->bytenr, level - 1, root->root_key.objectid,
3365                           tree_key->objectid, tree_key->type, tree_key->offset);
3366                 btrfs_put_root(root);
3367                 ret = -ENOENT;
3368                 goto out;
3369         }
3370         lower = cur;
3371
3372         /* Add all nodes and edges in the path */
3373         for (; level < BTRFS_MAX_LEVEL; level++) {
3374                 if (!path->nodes[level]) {
3375                         ASSERT(btrfs_root_bytenr(&root->root_item) ==
3376                                lower->bytenr);
3377                         /* Same as previous should_ignore_reloc_root() call */
3378                         if (btrfs_should_ignore_reloc_root(root) &&
3379                             cache->is_reloc) {
3380                                 btrfs_put_root(root);
3381                                 list_add(&lower->list, &cache->useless_node);
3382                         } else {
3383                                 lower->root = root;
3384                         }
3385                         break;
3386                 }
3387
3388                 edge = btrfs_backref_alloc_edge(cache);
3389                 if (!edge) {
3390                         btrfs_put_root(root);
3391                         ret = -ENOMEM;
3392                         goto out;
3393                 }
3394
3395                 eb = path->nodes[level];
3396                 rb_node = rb_simple_search(&cache->rb_root, eb->start);
3397                 if (!rb_node) {
3398                         upper = btrfs_backref_alloc_node(cache, eb->start,
3399                                                          lower->level + 1);
3400                         if (!upper) {
3401                                 btrfs_put_root(root);
3402                                 btrfs_backref_free_edge(cache, edge);
3403                                 ret = -ENOMEM;
3404                                 goto out;
3405                         }
3406                         upper->owner = btrfs_header_owner(eb);
3407                         if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))
3408                                 upper->cowonly = 1;
3409
3410                         /*
3411                          * If we know the block isn't shared we can avoid
3412                          * checking its backrefs.
3413                          */
3414                         if (btrfs_block_can_be_shared(trans, root, eb))
3415                                 upper->checked = 0;
3416                         else
3417                                 upper->checked = 1;
3418
3419                         /*
3420                          * Add the block to pending list if we need to check its
3421                          * backrefs, we only do this once while walking up a
3422                          * tree as we will catch anything else later on.
3423                          */
3424                         if (!upper->checked && need_check) {
3425                                 need_check = false;
3426                                 list_add_tail(&edge->list[UPPER],
3427                                               &cache->pending_edge);
3428                         } else {
3429                                 if (upper->checked)
3430                                         need_check = true;
3431                                 INIT_LIST_HEAD(&edge->list[UPPER]);
3432                         }
3433                 } else {
3434                         upper = rb_entry(rb_node, struct btrfs_backref_node,
3435                                          rb_node);
3436                         ASSERT(upper->checked);
3437                         INIT_LIST_HEAD(&edge->list[UPPER]);
3438                         if (!upper->owner)
3439                                 upper->owner = btrfs_header_owner(eb);
3440                 }
3441                 btrfs_backref_link_edge(edge, lower, upper, LINK_LOWER);
3442
3443                 if (rb_node) {
3444                         btrfs_put_root(root);
3445                         break;
3446                 }
3447                 lower = upper;
3448                 upper = NULL;
3449         }
3450 out:
3451         btrfs_release_path(path);
3452         return ret;
3453 }
3454
3455 /*
3456  * Add backref node @cur into @cache.
3457  *
3458  * NOTE: Even if the function returned 0, @cur is not yet cached as its upper
3459  *       links aren't yet bi-directional. Needs to finish such links.
3460  *       Use btrfs_backref_finish_upper_links() to finish such linkage.
3461  *
3462  * @trans:      Transaction handle.
3463  * @path:       Released path for indirect tree backref lookup
3464  * @iter:       Released backref iter for extent tree search
3465  * @node_key:   The first key of the tree block
3466  */
3467 int btrfs_backref_add_tree_node(struct btrfs_trans_handle *trans,
3468                                 struct btrfs_backref_cache *cache,
3469                                 struct btrfs_path *path,
3470                                 struct btrfs_backref_iter *iter,
3471                                 struct btrfs_key *node_key,
3472                                 struct btrfs_backref_node *cur)
3473 {
3474         struct btrfs_backref_edge *edge;
3475         struct btrfs_backref_node *exist;
3476         int ret;
3477
3478         ret = btrfs_backref_iter_start(iter, cur->bytenr);
3479         if (ret < 0)
3480                 return ret;
3481         /*
3482          * We skip the first btrfs_tree_block_info, as we don't use the key
3483          * stored in it, but fetch it from the tree block
3484          */
3485         if (btrfs_backref_has_tree_block_info(iter)) {
3486                 ret = btrfs_backref_iter_next(iter);
3487                 if (ret < 0)
3488                         goto out;
3489                 /* No extra backref? This means the tree block is corrupted */
3490                 if (ret > 0) {
3491                         ret = -EUCLEAN;
3492                         goto out;
3493                 }
3494         }
3495         WARN_ON(cur->checked);
3496         if (!list_empty(&cur->upper)) {
3497                 /*
3498                  * The backref was added previously when processing backref of
3499                  * type BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY
3500                  */
3501                 ASSERT(list_is_singular(&cur->upper));
3502                 edge = list_entry(cur->upper.next, struct btrfs_backref_edge,
3503                                   list[LOWER]);
3504                 ASSERT(list_empty(&edge->list[UPPER]));
3505                 exist = edge->node[UPPER];
3506                 /*
3507                  * Add the upper level block to pending list if we need check
3508                  * its backrefs
3509                  */
3510                 if (!exist->checked)
3511                         list_add_tail(&edge->list[UPPER], &cache->pending_edge);
3512         } else {
3513                 exist = NULL;
3514         }
3515
3516         for (; ret == 0; ret = btrfs_backref_iter_next(iter)) {
3517                 struct extent_buffer *eb;
3518                 struct btrfs_key key;
3519                 int type;
3520
3521                 cond_resched();
3522                 eb = iter->path->nodes[0];
3523
3524                 key.objectid = iter->bytenr;
3525                 if (btrfs_backref_iter_is_inline_ref(iter)) {
3526                         struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
3527
3528                         /* Update key for inline backref */
3529                         iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)
3530                                 ((unsigned long)iter->cur_ptr);
3531                         type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(eb, iref,
3532                                                         BTRFS_REF_TYPE_BLOCK);
3533                         if (type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID) {
3534                                 ret = -EUCLEAN;
3535                                 goto out;
3536                         }
3537                         key.type = type;
3538                         key.offset = btrfs_extent_inline_ref_offset(eb, iref);
3539                 } else {
3540                         key.type = iter->cur_key.type;
3541                         key.offset = iter->cur_key.offset;
3542                 }
3543
3544                 /*
3545                  * Parent node found and matches current inline ref, no need to
3546                  * rebuild this node for this inline ref
3547                  */
3548                 if (exist &&
3549                     ((key.type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY &&
3550                       exist->owner == key.offset) ||
3551                      (key.type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY &&
3552                       exist->bytenr == key.offset))) {
3553                         exist = NULL;
3554                         continue;
3555                 }
3556
3557                 /* SHARED_BLOCK_REF means key.offset is the parent bytenr */
3558                 if (key.type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY) {
3559                         ret = handle_direct_tree_backref(cache, &key, cur);
3560                         if (ret < 0)
3561                                 goto out;
3562                 } else if (key.type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY) {
3563                         /*
3564                          * key.type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY, inline ref
3565                          * offset means the root objectid. We need to search
3566                          * the tree to get its parent bytenr.
3567                          */
3568                         ret = handle_indirect_tree_backref(trans, cache, path,
3569                                                            &key, node_key, cur);
3570                         if (ret < 0)
3571                                 goto out;
3572                 }
3573                 /*
3574                  * Unrecognized tree backref items (if it can pass tree-checker)
3575                  * would be ignored.
3576                  */
3577         }
3578         ret = 0;
3579         cur->checked = 1;
3580         WARN_ON(exist);
3581 out:
3582         btrfs_backref_iter_release(iter);
3583         return ret;
3584 }
3585
3586 /*
3587  * Finish the upwards linkage created by btrfs_backref_add_tree_node()
3588  */
3589 int btrfs_backref_finish_upper_links(struct btrfs_backref_cache *cache,
3590                                      struct btrfs_backref_node *start)
3591 {
3592         struct list_head *useless_node = &cache->useless_node;
3593         struct btrfs_backref_edge *edge;
3594         struct rb_node *rb_node;
3595         LIST_HEAD(pending_edge);
3596
3597         ASSERT(start->checked);
3598
3599         /* Insert this node to cache if it's not COW-only */
3600         if (!start->cowonly) {
3601                 rb_node = rb_simple_insert(&cache->rb_root, start->bytenr,
3602                                            &start->rb_node);
3603                 if (rb_node)
3604                         btrfs_backref_panic(cache->fs_info, start->bytenr,
3605                                             -EEXIST);
3606                 list_add_tail(&start->lower, &cache->leaves);
3607         }
3608
3609         /*
3610          * Use breadth first search to iterate all related edges.
3611          *
3612          * The starting points are all the edges of this node
3613          */
3614         list_for_each_entry(edge, &start->upper, list[LOWER])
3615                 list_add_tail(&edge->list[UPPER], &pending_edge);
3616
3617         while (!list_empty(&pending_edge)) {
3618                 struct btrfs_backref_node *upper;
3619                 struct btrfs_backref_node *lower;
3620
3621                 edge = list_first_entry(&pending_edge,
3622                                 struct btrfs_backref_edge, list[UPPER]);
3623                 list_del_init(&edge->list[UPPER]);
3624                 upper = edge->node[UPPER];
3625                 lower = edge->node[LOWER];
3626
3627                 /* Parent is detached, no need to keep any edges */
3628                 if (upper->detached) {
3629                         list_del(&edge->list[LOWER]);
3630                         btrfs_backref_free_edge(cache, edge);
3631
3632                         /* Lower node is orphan, queue for cleanup */
3633                         if (list_empty(&lower->upper))
3634                                 list_add(&lower->list, useless_node);
3635                         continue;
3636                 }
3637
3638                 /*
3639                  * All new nodes added in current build_backref_tree() haven't
3640                  * been linked to the cache rb tree.
3641                  * So if we have upper->rb_node populated, this means a cache
3642                  * hit. We only need to link the edge, as @upper and all its
3643                  * parents have already been linked.
3644                  */
3645                 if (!RB_EMPTY_NODE(&upper->rb_node)) {
3646                         if (upper->lowest) {
3647                                 list_del_init(&upper->lower);
3648                                 upper->lowest = 0;
3649                         }
3650
3651                         list_add_tail(&edge->list[UPPER], &upper->lower);
3652                         continue;
3653                 }
3654
3655                 /* Sanity check, we shouldn't have any unchecked nodes */
3656                 if (!upper->checked) {
3657                         ASSERT(0);
3658                         return -EUCLEAN;
3659                 }
3660
3661                 /* Sanity check, COW-only node has non-COW-only parent */
3662                 if (start->cowonly != upper->cowonly) {
3663                         ASSERT(0);
3664                         return -EUCLEAN;
3665                 }
3666
3667                 /* Only cache non-COW-only (subvolume trees) tree blocks */
3668                 if (!upper->cowonly) {
3669                         rb_node = rb_simple_insert(&cache->rb_root, upper->bytenr,
3670                                                    &upper->rb_node);
3671                         if (rb_node) {
3672                                 btrfs_backref_panic(cache->fs_info,
3673                                                 upper->bytenr, -EEXIST);
3674                                 return -EUCLEAN;
3675                         }
3676                 }
3677
3678                 list_add_tail(&edge->list[UPPER], &upper->lower);
3679
3680                 /*
3681                  * Also queue all the parent edges of this uncached node
3682                  * to finish the upper linkage
3683                  */
3684                 list_for_each_entry(edge, &upper->upper, list[LOWER])
3685                         list_add_tail(&edge->list[UPPER], &pending_edge);
3686         }
3687         return 0;
3688 }
3689
3690 void btrfs_backref_error_cleanup(struct btrfs_backref_cache *cache,
3691                                  struct btrfs_backref_node *node)
3692 {
3693         struct btrfs_backref_node *lower;
3694         struct btrfs_backref_node *upper;
3695         struct btrfs_backref_edge *edge;
3696
3697         while (!list_empty(&cache->useless_node)) {
3698                 lower = list_first_entry(&cache->useless_node,
3699                                    struct btrfs_backref_node, list);
3700                 list_del_init(&lower->list);
3701         }
3702         while (!list_empty(&cache->pending_edge)) {
3703                 edge = list_first_entry(&cache->pending_edge,
3704                                 struct btrfs_backref_edge, list[UPPER]);
3705                 list_del(&edge->list[UPPER]);
3706                 list_del(&edge->list[LOWER]);
3707                 lower = edge->node[LOWER];
3708                 upper = edge->node[UPPER];
3709                 btrfs_backref_free_edge(cache, edge);
3710
3711                 /*
3712                  * Lower is no longer linked to any upper backref nodes and
3713                  * isn't in the cache, we can free it ourselves.
3714                  */
3715                 if (list_empty(&lower->upper) &&
3716                     RB_EMPTY_NODE(&lower->rb_node))
3717                         list_add(&lower->list, &cache->useless_node);
3718
3719                 if (!RB_EMPTY_NODE(&upper->rb_node))
3720                         continue;
3721
3722                 /* Add this guy's upper edges to the list to process */
3723                 list_for_each_entry(edge, &upper->upper, list[LOWER])
3724                         list_add_tail(&edge->list[UPPER],
3725                                       &cache->pending_edge);
3726                 if (list_empty(&upper->upper))
3727                         list_add(&upper->list, &cache->useless_node);
3728         }
3729
3730         while (!list_empty(&cache->useless_node)) {
3731                 lower = list_first_entry(&cache->useless_node,
3732                                    struct btrfs_backref_node, list);
3733                 list_del_init(&lower->list);
3734                 if (lower == node)
3735                         node = NULL;
3736                 btrfs_backref_drop_node(cache, lower);
3737         }
3738
3739         btrfs_backref_cleanup_node(cache, node);
3740         ASSERT(list_empty(&cache->useless_node) &&
3741                list_empty(&cache->pending_edge));
3742 }