GNU Linux-libre 6.8.9-gnu
[releases.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/sizes.h>
4 #include <linux/list_sort.h>
5 #include "misc.h"
6 #include "ctree.h"
7 #include "block-group.h"
8 #include "space-info.h"
9 #include "disk-io.h"
10 #include "free-space-cache.h"
11 #include "free-space-tree.h"
12 #include "volumes.h"
13 #include "transaction.h"
14 #include "ref-verify.h"
15 #include "sysfs.h"
16 #include "tree-log.h"
17 #include "delalloc-space.h"
18 #include "discard.h"
19 #include "raid56.h"
20 #include "zoned.h"
21 #include "fs.h"
22 #include "accessors.h"
23 #include "extent-tree.h"
24
25 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
26 int btrfs_should_fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
27 {
28         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
29
30         return (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_METADATA) &&
31                 block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
32                (btrfs_test_opt(fs_info, FRAGMENT_DATA) &&
33                 block_group->flags &  BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
34 }
35 #endif
36
37 /*
38  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
39  * is not in progress
40  *
41  * Should be called with balance_lock held
42  */
43 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
44 {
45         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
46         u64 target = 0;
47
48         if (!bctl)
49                 return 0;
50
51         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
52             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
53                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
54         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
55                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
56                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
57         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
58                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
59                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
60         }
61
62         return target;
63 }
64
65 /*
66  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
67  *
68  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
69  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
70  * available), otherwise falls back to plain reducing.
71  */
72 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
73 {
74         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
75         u64 target;
76         u64 raid_type;
77         u64 allowed = 0;
78
79         /*
80          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
81          * reduce to the target profile
82          */
83         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
84         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
85         if (target) {
86                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
87                 return extended_to_chunk(target);
88         }
89         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
90
91         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
92         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
93                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
94                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
95         }
96         allowed &= flags;
97
98         /* Select the highest-redundancy RAID level. */
99         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)
100                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4;
101         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
102                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
103         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3)
104                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3;
105         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
106                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
107         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
108                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
109         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
110                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
111         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)
112                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP;
113         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
114                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
115
116         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
117
118         return extended_to_chunk(flags | allowed);
119 }
120
121 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
122 {
123         unsigned seq;
124         u64 flags;
125
126         do {
127                 flags = orig_flags;
128                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
129
130                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
131                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
132                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
133                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
134                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
135                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
136         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
137
138         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
139 }
140
141 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
142 {
143         refcount_inc(&cache->refs);
144 }
145
146 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
147 {
148         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
149                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
150                 /*
151                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
152                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
153                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
154                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
155                  * case.
156                  */
157                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
158                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
159                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
160
161                 /*
162                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
163                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
164                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
165                  */
166                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
167                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
168                                                   cache);
169
170                 kfree(cache->free_space_ctl);
171                 btrfs_free_chunk_map(cache->physical_map);
172                 kfree(cache);
173         }
174 }
175
176 /*
177  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
178  */
179 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
180                                        struct btrfs_block_group *block_group)
181 {
182         struct rb_node **p;
183         struct rb_node *parent = NULL;
184         struct btrfs_block_group *cache;
185         bool leftmost = true;
186
187         ASSERT(block_group->length != 0);
188
189         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
190         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
191
192         while (*p) {
193                 parent = *p;
194                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
195                 if (block_group->start < cache->start) {
196                         p = &(*p)->rb_left;
197                 } else if (block_group->start > cache->start) {
198                         p = &(*p)->rb_right;
199                         leftmost = false;
200                 } else {
201                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
202                         return -EEXIST;
203                 }
204         }
205
206         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
207         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
208                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
209
210         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
211
212         return 0;
213 }
214
215 /*
216  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
217  * it will return the block group that contains the bytenr
218  */
219 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
220                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
221 {
222         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
223         struct rb_node *n;
224         u64 end, start;
225
226         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
227         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
228
229         while (n) {
230                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
231                 end = cache->start + cache->length - 1;
232                 start = cache->start;
233
234                 if (bytenr < start) {
235                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
236                                 ret = cache;
237                         n = n->rb_left;
238                 } else if (bytenr > start) {
239                         if (contains && bytenr <= end) {
240                                 ret = cache;
241                                 break;
242                         }
243                         n = n->rb_right;
244                 } else {
245                         ret = cache;
246                         break;
247                 }
248         }
249         if (ret)
250                 btrfs_get_block_group(ret);
251         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
252
253         return ret;
254 }
255
256 /*
257  * Return the block group that starts at or after bytenr
258  */
259 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
260                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
261 {
262         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
263 }
264
265 /*
266  * Return the block group that contains the given bytenr
267  */
268 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
269                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
270 {
271         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
272 }
273
274 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
275                 struct btrfs_block_group *cache)
276 {
277         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
278         struct rb_node *node;
279
280         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
281
282         /* If our block group was removed, we need a full search. */
283         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
284                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
285
286                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
287                 btrfs_put_block_group(cache);
288                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
289         }
290         node = rb_next(&cache->cache_node);
291         btrfs_put_block_group(cache);
292         if (node) {
293                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
294                 btrfs_get_block_group(cache);
295         } else
296                 cache = NULL;
297         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
298         return cache;
299 }
300
301 /*
302  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
303  *
304  * @fs_info:       The filesystem information object.
305  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
306  *
307  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
308  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
309  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
310  *
311  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
312  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
313  *
314  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
315  */
316 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
317                                                   u64 bytenr)
318 {
319         struct btrfs_block_group *bg;
320         bool can_nocow = true;
321
322         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
323         if (!bg)
324                 return NULL;
325
326         spin_lock(&bg->lock);
327         if (bg->ro)
328                 can_nocow = false;
329         else
330                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
331         spin_unlock(&bg->lock);
332
333         if (!can_nocow) {
334                 btrfs_put_block_group(bg);
335                 return NULL;
336         }
337
338         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
339         return bg;
340 }
341
342 /*
343  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
344  *
345  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
346  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
347  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
348  * relocation.
349  *
350  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
351  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
352  */
353 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
354 {
355         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
356                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
357
358         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
359         btrfs_put_block_group(bg);
360 }
361
362 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
363 {
364         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
365 }
366
367 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
368                                         const u64 start)
369 {
370         struct btrfs_block_group *bg;
371
372         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
373         ASSERT(bg);
374         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
375                 wake_up_var(&bg->reservations);
376         btrfs_put_block_group(bg);
377 }
378
379 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
380 {
381         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
382
383         ASSERT(bg->ro);
384
385         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
386                 return;
387
388         /*
389          * Our block group is read only but before we set it to read only,
390          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
391          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
392          * root's list of ordered extents).
393          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
394          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
395          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
396          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
397          */
398         down_write(&space_info->groups_sem);
399         up_write(&space_info->groups_sem);
400
401         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
402 }
403
404 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
405                 struct btrfs_block_group *cache)
406 {
407         struct btrfs_caching_control *ctl;
408
409         spin_lock(&cache->lock);
410         if (!cache->caching_ctl) {
411                 spin_unlock(&cache->lock);
412                 return NULL;
413         }
414
415         ctl = cache->caching_ctl;
416         refcount_inc(&ctl->count);
417         spin_unlock(&cache->lock);
418         return ctl;
419 }
420
421 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
422 {
423         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
424                 kfree(ctl);
425 }
426
427 /*
428  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
429  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
430  * progress happen before we try again.
431  *
432  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
433  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
434  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
435  * a free extent of a given size, but this is a good start.
436  *
437  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
438  * any of the information in this block group.
439  */
440 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
441                                            u64 num_bytes)
442 {
443         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
444         int progress;
445
446         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
447         if (!caching_ctl)
448                 return;
449
450         /*
451          * We've already failed to allocate from this block group, so even if
452          * there's enough space in the block group it isn't contiguous enough to
453          * allow for an allocation, so wait for at least the next wakeup tick,
454          * or for the thing to be done.
455          */
456         progress = atomic_read(&caching_ctl->progress);
457
458         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
459                    (progress != atomic_read(&caching_ctl->progress) &&
460                     (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes)));
461
462         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
463 }
464
465 static int btrfs_caching_ctl_wait_done(struct btrfs_block_group *cache,
466                                        struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
467 {
468         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
469         return cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR ? -EIO : 0;
470 }
471
472 static int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
473 {
474         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
475         int ret;
476
477         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
478         if (!caching_ctl)
479                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
480         ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
481         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
482         return ret;
483 }
484
485 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
486 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
487 {
488         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
489         u64 start = block_group->start;
490         u64 len = block_group->length;
491         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
492                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
493         u64 step = chunk << 1;
494
495         while (len > chunk) {
496                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
497                 start += step;
498                 if (len < step)
499                         len = 0;
500                 else
501                         len -= step;
502         }
503 }
504 #endif
505
506 /*
507  * Add a free space range to the in memory free space cache of a block group.
508  * This checks if the range contains super block locations and any such
509  * locations are not added to the free space cache.
510  *
511  * @block_group:      The target block group.
512  * @start:            Start offset of the range.
513  * @end:              End offset of the range (exclusive).
514  * @total_added_ret:  Optional pointer to return the total amount of space
515  *                    added to the block group's free space cache.
516  *
517  * Returns 0 on success or < 0 on error.
518  */
519 int btrfs_add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start,
520                              u64 end, u64 *total_added_ret)
521 {
522         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
523         u64 extent_start, extent_end, size;
524         int ret;
525
526         if (total_added_ret)
527                 *total_added_ret = 0;
528
529         while (start < end) {
530                 if (!find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
531                                            &extent_start, &extent_end,
532                                            EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
533                                            NULL))
534                         break;
535
536                 if (extent_start <= start) {
537                         start = extent_end + 1;
538                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
539                         size = extent_start - start;
540                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
541                                                                  start, size);
542                         if (ret)
543                                 return ret;
544                         if (total_added_ret)
545                                 *total_added_ret += size;
546                         start = extent_end + 1;
547                 } else {
548                         break;
549                 }
550         }
551
552         if (start < end) {
553                 size = end - start;
554                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
555                                                          size);
556                 if (ret)
557                         return ret;
558                 if (total_added_ret)
559                         *total_added_ret += size;
560         }
561
562         return 0;
563 }
564
565 /*
566  * Get an arbitrary extent item index / max_index through the block group
567  *
568  * @block_group   the block group to sample from
569  * @index:        the integral step through the block group to grab from
570  * @max_index:    the granularity of the sampling
571  * @key:          return value parameter for the item we find
572  *
573  * Pre-conditions on indices:
574  * 0 <= index <= max_index
575  * 0 < max_index
576  *
577  * Returns: 0 on success, 1 if the search didn't yield a useful item, negative
578  * error code on error.
579  */
580 static int sample_block_group_extent_item(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
581                                           struct btrfs_block_group *block_group,
582                                           int index, int max_index,
583                                           struct btrfs_key *found_key)
584 {
585         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
586         struct btrfs_root *extent_root;
587         u64 search_offset;
588         u64 search_end = block_group->start + block_group->length;
589         struct btrfs_path *path;
590         struct btrfs_key search_key;
591         int ret = 0;
592
593         ASSERT(index >= 0);
594         ASSERT(index <= max_index);
595         ASSERT(max_index > 0);
596         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
597         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
598
599         path = btrfs_alloc_path();
600         if (!path)
601                 return -ENOMEM;
602
603         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, max_t(u64, block_group->start,
604                                                        BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET));
605
606         path->skip_locking = 1;
607         path->search_commit_root = 1;
608         path->reada = READA_FORWARD;
609
610         search_offset = index * div_u64(block_group->length, max_index);
611         search_key.objectid = block_group->start + search_offset;
612         search_key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
613         search_key.offset = 0;
614
615         btrfs_for_each_slot(extent_root, &search_key, found_key, path, ret) {
616                 /* Success; sampled an extent item in the block group */
617                 if (found_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
618                     found_key->objectid >= block_group->start &&
619                     found_key->objectid + found_key->offset <= search_end)
620                         break;
621
622                 /* We can't possibly find a valid extent item anymore */
623                 if (found_key->objectid >= search_end) {
624                         ret = 1;
625                         break;
626                 }
627         }
628
629         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
630         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
631         btrfs_free_path(path);
632         return ret;
633 }
634
635 /*
636  * Best effort attempt to compute a block group's size class while caching it.
637  *
638  * @block_group: the block group we are caching
639  *
640  * We cannot infer the size class while adding free space extents, because that
641  * logic doesn't care about contiguous file extents (it doesn't differentiate
642  * between a 100M extent and 100 contiguous 1M extents). So we need to read the
643  * file extent items. Reading all of them is quite wasteful, because usually
644  * only a handful are enough to give a good answer. Therefore, we just grab 5 of
645  * them at even steps through the block group and pick the smallest size class
646  * we see. Since size class is best effort, and not guaranteed in general,
647  * inaccuracy is acceptable.
648  *
649  * To be more explicit about why this algorithm makes sense:
650  *
651  * If we are caching in a block group from disk, then there are three major cases
652  * to consider:
653  * 1. the block group is well behaved and all extents in it are the same size
654  *    class.
655  * 2. the block group is mostly one size class with rare exceptions for last
656  *    ditch allocations
657  * 3. the block group was populated before size classes and can have a totally
658  *    arbitrary mix of size classes.
659  *
660  * In case 1, looking at any extent in the block group will yield the correct
661  * result. For the mixed cases, taking the minimum size class seems like a good
662  * approximation, since gaps from frees will be usable to the size class. For
663  * 2., a small handful of file extents is likely to yield the right answer. For
664  * 3, we can either read every file extent, or admit that this is best effort
665  * anyway and try to stay fast.
666  *
667  * Returns: 0 on success, negative error code on error.
668  */
669 static int load_block_group_size_class(struct btrfs_caching_control *caching_ctl,
670                                        struct btrfs_block_group *block_group)
671 {
672         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
673         struct btrfs_key key;
674         int i;
675         u64 min_size = block_group->length;
676         enum btrfs_block_group_size_class size_class = BTRFS_BG_SZ_NONE;
677         int ret;
678
679         if (!btrfs_block_group_should_use_size_class(block_group))
680                 return 0;
681
682         lockdep_assert_held(&caching_ctl->mutex);
683         lockdep_assert_held_read(&fs_info->commit_root_sem);
684         for (i = 0; i < 5; ++i) {
685                 ret = sample_block_group_extent_item(caching_ctl, block_group, i, 5, &key);
686                 if (ret < 0)
687                         goto out;
688                 if (ret > 0)
689                         continue;
690                 min_size = min_t(u64, min_size, key.offset);
691                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(min_size);
692         }
693         if (size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
694                 spin_lock(&block_group->lock);
695                 block_group->size_class = size_class;
696                 spin_unlock(&block_group->lock);
697         }
698 out:
699         return ret;
700 }
701
702 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
703 {
704         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
705         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
706         struct btrfs_root *extent_root;
707         struct btrfs_path *path;
708         struct extent_buffer *leaf;
709         struct btrfs_key key;
710         u64 total_found = 0;
711         u64 last = 0;
712         u32 nritems;
713         int ret;
714         bool wakeup = true;
715
716         path = btrfs_alloc_path();
717         if (!path)
718                 return -ENOMEM;
719
720         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
721         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
722
723 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
724         /*
725          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
726          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
727          * the free space.
728          */
729         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
730                 wakeup = false;
731 #endif
732         /*
733          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
734          * extent for the extent root while also trying to search the extent
735          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
736          * root, since its read-only
737          */
738         path->skip_locking = 1;
739         path->search_commit_root = 1;
740         path->reada = READA_FORWARD;
741
742         key.objectid = last;
743         key.offset = 0;
744         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
745
746 next:
747         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
748         if (ret < 0)
749                 goto out;
750
751         leaf = path->nodes[0];
752         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
753
754         while (1) {
755                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
756                         last = (u64)-1;
757                         break;
758                 }
759
760                 if (path->slots[0] < nritems) {
761                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
762                 } else {
763                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
764                         if (ret)
765                                 break;
766
767                         if (need_resched() ||
768                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
769                                 btrfs_release_path(path);
770                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
771                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
772                                 cond_resched();
773                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
774                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
775                                 goto next;
776                         }
777
778                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
779                         if (ret < 0)
780                                 goto out;
781                         if (ret)
782                                 break;
783                         leaf = path->nodes[0];
784                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
785                         continue;
786                 }
787
788                 if (key.objectid < last) {
789                         key.objectid = last;
790                         key.offset = 0;
791                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
792                         btrfs_release_path(path);
793                         goto next;
794                 }
795
796                 if (key.objectid < block_group->start) {
797                         path->slots[0]++;
798                         continue;
799                 }
800
801                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
802                         break;
803
804                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
805                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
806                         u64 space_added;
807
808                         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
809                                                        key.objectid, &space_added);
810                         if (ret)
811                                 goto out;
812                         total_found += space_added;
813                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
814                                 last = key.objectid +
815                                         fs_info->nodesize;
816                         else
817                                 last = key.objectid + key.offset;
818
819                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
820                                 total_found = 0;
821                                 if (wakeup) {
822                                         atomic_inc(&caching_ctl->progress);
823                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
824                                 }
825                         }
826                 }
827                 path->slots[0]++;
828         }
829
830         ret = btrfs_add_new_free_space(block_group, last,
831                                        block_group->start + block_group->length,
832                                        NULL);
833 out:
834         btrfs_free_path(path);
835         return ret;
836 }
837
838 static inline void btrfs_free_excluded_extents(const struct btrfs_block_group *bg)
839 {
840         clear_extent_bits(&bg->fs_info->excluded_extents, bg->start,
841                           bg->start + bg->length - 1, EXTENT_UPTODATE);
842 }
843
844 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
845 {
846         struct btrfs_block_group *block_group;
847         struct btrfs_fs_info *fs_info;
848         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
849         int ret;
850
851         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
852         block_group = caching_ctl->block_group;
853         fs_info = block_group->fs_info;
854
855         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
856         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
857
858         load_block_group_size_class(caching_ctl, block_group);
859         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
860                 ret = load_free_space_cache(block_group);
861                 if (ret == 1) {
862                         ret = 0;
863                         goto done;
864                 }
865
866                 /*
867                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
868                  * CACHE_STARTED and carry on.
869                  */
870                 spin_lock(&block_group->lock);
871                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
872                 spin_unlock(&block_group->lock);
873                 wake_up(&caching_ctl->wait);
874         }
875
876         /*
877          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
878          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
879          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
880          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
881          * the transaction has committed we will be safe.
882          */
883         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
884             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
885                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
886         else
887                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
888 done:
889         spin_lock(&block_group->lock);
890         block_group->caching_ctl = NULL;
891         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
892         spin_unlock(&block_group->lock);
893
894 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
895         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
896                 u64 bytes_used;
897
898                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
899                 spin_lock(&block_group->lock);
900                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
901                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
902                 spin_unlock(&block_group->lock);
903                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
904                 fragment_free_space(block_group);
905         }
906 #endif
907
908         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
909         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
910         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
911
912         wake_up(&caching_ctl->wait);
913
914         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
915         btrfs_put_block_group(block_group);
916 }
917
918 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
919 {
920         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
921         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
922         int ret = 0;
923
924         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
925         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
926                 return 0;
927
928         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
929         if (!caching_ctl)
930                 return -ENOMEM;
931
932         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
933         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
934         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
935         caching_ctl->block_group = cache;
936         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
937         atomic_set(&caching_ctl->progress, 0);
938         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL);
939
940         spin_lock(&cache->lock);
941         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
942                 kfree(caching_ctl);
943
944                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
945                 if (caching_ctl)
946                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
947                 spin_unlock(&cache->lock);
948                 goto out;
949         }
950         WARN_ON(cache->caching_ctl);
951         cache->caching_ctl = caching_ctl;
952         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
953         spin_unlock(&cache->lock);
954
955         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
956         refcount_inc(&caching_ctl->count);
957         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
958         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
959
960         btrfs_get_block_group(cache);
961
962         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
963 out:
964         if (wait && caching_ctl)
965                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
966         if (caching_ctl)
967                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
968
969         return ret;
970 }
971
972 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
973 {
974         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
975                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
976
977         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
978         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
979                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
980         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
981                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
982         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
983                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
984         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
985 }
986
987 /*
988  * Clear incompat bits for the following feature(s):
989  *
990  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
991  *            in the whole filesystem
992  *
993  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
994  */
995 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
996 {
997         bool found_raid56 = false;
998         bool found_raid1c34 = false;
999
1000         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
1001             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
1002             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
1003                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
1004                 struct btrfs_space_info *sinfo;
1005
1006                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
1007                         down_read(&sinfo->groups_sem);
1008                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
1009                                 found_raid56 = true;
1010                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
1011                                 found_raid56 = true;
1012                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
1013                                 found_raid1c34 = true;
1014                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
1015                                 found_raid1c34 = true;
1016                         up_read(&sinfo->groups_sem);
1017                 }
1018                 if (!found_raid56)
1019                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
1020                 if (!found_raid1c34)
1021                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
1022         }
1023 }
1024
1025 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
1026                                    struct btrfs_path *path,
1027                                    struct btrfs_block_group *block_group)
1028 {
1029         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1030         struct btrfs_root *root;
1031         struct btrfs_key key;
1032         int ret;
1033
1034         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1035         key.objectid = block_group->start;
1036         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
1037         key.offset = block_group->length;
1038
1039         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
1040         if (ret > 0)
1041                 ret = -ENOENT;
1042         if (ret < 0)
1043                 return ret;
1044
1045         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
1046         return ret;
1047 }
1048
1049 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
1050                              struct btrfs_chunk_map *map)
1051 {
1052         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
1053         struct btrfs_path *path;
1054         struct btrfs_block_group *block_group;
1055         struct btrfs_free_cluster *cluster;
1056         struct inode *inode;
1057         struct kobject *kobj = NULL;
1058         int ret;
1059         int index;
1060         int factor;
1061         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
1062         bool remove_map;
1063         bool remove_rsv = false;
1064
1065         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
1066         BUG_ON(!block_group);
1067         BUG_ON(!block_group->ro);
1068
1069         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
1070         /*
1071          * Free the reserved super bytes from this block group before
1072          * remove it.
1073          */
1074         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
1075         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
1076                                   block_group->length);
1077
1078         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
1079         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
1080
1081         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
1082         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
1083         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1084         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1085         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1086
1087         /*
1088          * make sure this block group isn't part of a metadata
1089          * allocation cluster
1090          */
1091         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
1092         spin_lock(&cluster->refill_lock);
1093         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
1094         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
1095
1096         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
1097         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
1098
1099         path = btrfs_alloc_path();
1100         if (!path) {
1101                 ret = -ENOMEM;
1102                 goto out;
1103         }
1104
1105         /*
1106          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
1107          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
1108          */
1109         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
1110
1111         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1112         /*
1113          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
1114          * free space inode
1115          */
1116         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1117         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
1118                 list_del_init(&block_group->io_list);
1119
1120                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
1121
1122                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1123                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
1124                 btrfs_put_block_group(block_group);
1125                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1126         }
1127
1128         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
1129                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
1130                 remove_rsv = true;
1131                 btrfs_put_block_group(block_group);
1132         }
1133         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1134         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
1135
1136         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
1137         if (ret)
1138                 goto out;
1139
1140         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1141         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
1142                         &fs_info->block_group_cache_tree);
1143         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
1144
1145         /* Once for the block groups rbtree */
1146         btrfs_put_block_group(block_group);
1147
1148         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1149
1150         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1151         /*
1152          * we must use list_del_init so people can check to see if they
1153          * are still on the list after taking the semaphore
1154          */
1155         list_del_init(&block_group->list);
1156         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
1157                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
1158                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
1159                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
1160         }
1161         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1162         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
1163         if (kobj) {
1164                 kobject_del(kobj);
1165                 kobject_put(kobj);
1166         }
1167
1168         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
1169                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
1170
1171         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1172         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
1173         if (!caching_ctl) {
1174                 struct btrfs_caching_control *ctl;
1175
1176                 list_for_each_entry(ctl, &fs_info->caching_block_groups, list) {
1177                         if (ctl->block_group == block_group) {
1178                                 caching_ctl = ctl;
1179                                 refcount_inc(&caching_ctl->count);
1180                                 break;
1181                         }
1182                 }
1183         }
1184         if (caching_ctl)
1185                 list_del_init(&caching_ctl->list);
1186         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1187
1188         if (caching_ctl) {
1189                 /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1190                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1191                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1192         }
1193
1194         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1195         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1196         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1197         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1198
1199         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1200
1201         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1202         list_del_init(&block_group->ro_list);
1203
1204         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1205                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1206                         < block_group->length);
1207                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1208                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1209                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1210                         < block_group->zone_unusable);
1211                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1212                         < block_group->length * factor);
1213         }
1214         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1215         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1216                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1217         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1218                 block_group->zone_unusable;
1219         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1220
1221         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1222
1223         /*
1224          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1225          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1226          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1227          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1228          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1229          * the block group's extent map before the task calling this function
1230          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1231          * another task to attempt to create another block group with the same
1232          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1233          */
1234         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1235         if (ret)
1236                 goto out;
1237
1238         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1239         if (ret < 0)
1240                 goto out;
1241
1242         spin_lock(&block_group->lock);
1243         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags);
1244
1245         /*
1246          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1247          * because we removed the block group from the rbtree
1248          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1249          * even if someone already got this block group before we removed it
1250          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1251          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1252          * entries because we already removed them all when we called
1253          * btrfs_remove_free_space_cache().
1254          *
1255          * And we must not remove the chunk map from the fs_info->mapping_tree
1256          * to prevent the same logical address range and physical device space
1257          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1258          * avoid races with trimming and scrub.
1259          *
1260          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1261          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1262          * currently running transaction might finish and a new one start,
1263          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1264          * physical device locations unless we take this special care.
1265          *
1266          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1267          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1268          * in place until the extents have been discarded completely when
1269          * the transaction commit has completed.
1270          */
1271         remove_map = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1272         spin_unlock(&block_group->lock);
1273
1274         if (remove_map)
1275                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
1276
1277 out:
1278         /* Once for the lookup reference */
1279         btrfs_put_block_group(block_group);
1280         if (remove_rsv)
1281                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
1282         btrfs_free_path(path);
1283         return ret;
1284 }
1285
1286 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1287                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1288 {
1289         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1290         struct btrfs_chunk_map *map;
1291         unsigned int num_items;
1292
1293         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
1294         ASSERT(map != NULL);
1295         ASSERT(map->start == chunk_offset);
1296
1297         /*
1298          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1299          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1300          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1301          *
1302          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1303          * of tree roots).
1304          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1305          * tree).
1306          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1307          * roots).
1308          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1309          * stripe (located in the device tree).
1310          *
1311          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1312          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1313          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1314          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1315          */
1316         num_items = 3 + map->num_stripes;
1317         btrfs_free_chunk_map(map);
1318
1319         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1324  * group @cache.
1325  *
1326  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1327  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1328  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1329  * without checking free space.
1330  *
1331  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1332  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1333  * not this function.
1334  */
1335 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1336 {
1337         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1338         u64 num_bytes;
1339         int ret = -ENOSPC;
1340
1341         spin_lock(&sinfo->lock);
1342         spin_lock(&cache->lock);
1343
1344         if (cache->swap_extents) {
1345                 ret = -ETXTBSY;
1346                 goto out;
1347         }
1348
1349         if (cache->ro) {
1350                 cache->ro++;
1351                 ret = 0;
1352                 goto out;
1353         }
1354
1355         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1356                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1357
1358         /*
1359          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1360          * check of left over space in how much we have allocated.
1361          */
1362         if (force) {
1363                 ret = 0;
1364         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1365                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1366
1367                 /*
1368                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1369                  * free space as buffer.
1370                  */
1371                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1372                         ret = 0;
1373         } else {
1374                 /*
1375                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1376                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1377                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1378                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1379                  */
1380                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1381                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1382                         ret = 0;
1383         }
1384
1385         if (!ret) {
1386                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1387                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1388                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1389                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1390                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1391                         cache->zone_unusable = 0;
1392                 }
1393                 cache->ro++;
1394                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1395         }
1396 out:
1397         spin_unlock(&cache->lock);
1398         spin_unlock(&sinfo->lock);
1399         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1400                 btrfs_info(cache->fs_info,
1401                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1402                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1403         }
1404         return ret;
1405 }
1406
1407 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1408                                  struct btrfs_block_group *bg)
1409 {
1410         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1411         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1412         const u64 start = bg->start;
1413         const u64 end = start + bg->length - 1;
1414         int ret;
1415
1416         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1417         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1418                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1419                                              struct btrfs_transaction, list);
1420                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1421         }
1422         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1423
1424         /*
1425          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1426          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1427          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1428          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1429          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1430          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1431          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1432          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1433          */
1434         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1435         if (prev_trans) {
1436                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1437                                         EXTENT_DIRTY);
1438                 if (ret)
1439                         goto out;
1440         }
1441
1442         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1443                                 EXTENT_DIRTY);
1444 out:
1445         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1446         if (prev_trans)
1447                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1448
1449         return ret == 0;
1450 }
1451
1452 /*
1453  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1454  * space inside of them.
1455  */
1456 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1457 {
1458         LIST_HEAD(retry_list);
1459         struct btrfs_block_group *block_group;
1460         struct btrfs_space_info *space_info;
1461         struct btrfs_trans_handle *trans;
1462         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1463         int ret = 0;
1464
1465         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1466                 return;
1467
1468         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1469                 return;
1470
1471         /*
1472          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1473          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1474          */
1475         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1476                 return;
1477
1478         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1479         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1480                 u64 used;
1481                 int trimming;
1482
1483                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1484                                                struct btrfs_block_group,
1485                                                bg_list);
1486                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1487
1488                 space_info = block_group->space_info;
1489
1490                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1491                         btrfs_put_block_group(block_group);
1492                         continue;
1493                 }
1494                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1495
1496                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1497
1498                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1499                 down_write(&space_info->groups_sem);
1500
1501                 /*
1502                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1503                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1504                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1505                  */
1506                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1507                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1508                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1509                         up_write(&space_info->groups_sem);
1510                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1511                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1512                                                  block_group);
1513                         goto next;
1514                 }
1515
1516                 spin_lock(&space_info->lock);
1517                 spin_lock(&block_group->lock);
1518                 if (btrfs_is_block_group_used(block_group) || block_group->ro ||
1519                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1520                         /*
1521                          * We want to bail if we made new allocations or have
1522                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1523                          * the ro check in case balance is currently acting on
1524                          * this block group.
1525                          */
1526                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1527                         spin_unlock(&block_group->lock);
1528                         spin_unlock(&space_info->lock);
1529                         up_write(&space_info->groups_sem);
1530                         goto next;
1531                 }
1532
1533                 /*
1534                  * The block group may be unused but there may be space reserved
1535                  * accounting with the existence of that block group, that is,
1536                  * space_info->bytes_may_use was incremented by a task but no
1537                  * space was yet allocated from the block group by the task.
1538                  * That space may or may not be allocated, as we are generally
1539                  * pessimistic about space reservation for metadata as well as
1540                  * for data when using compression (as we reserve space based on
1541                  * the worst case, when data can't be compressed, and before
1542                  * actually attempting compression, before starting writeback).
1543                  *
1544                  * So check if the total space of the space_info minus the size
1545                  * of this block group is less than the used space of the
1546                  * space_info - if that's the case, then it means we have tasks
1547                  * that might be relying on the block group in order to allocate
1548                  * extents, and add back the block group to the unused list when
1549                  * we finish, so that we retry later in case no tasks ended up
1550                  * needing to allocate extents from the block group.
1551                  */
1552                 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);
1553                 if (space_info->total_bytes - block_group->length < used &&
1554                     block_group->zone_unusable < block_group->length) {
1555                         /*
1556                          * Add a reference for the list, compensate for the ref
1557                          * drop under the "next" label for the
1558                          * fs_info->unused_bgs list.
1559                          */
1560                         btrfs_get_block_group(block_group);
1561                         list_add_tail(&block_group->bg_list, &retry_list);
1562
1563                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1564                         spin_unlock(&block_group->lock);
1565                         spin_unlock(&space_info->lock);
1566                         up_write(&space_info->groups_sem);
1567                         goto next;
1568                 }
1569
1570                 spin_unlock(&block_group->lock);
1571                 spin_unlock(&space_info->lock);
1572
1573                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1574                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1575                 up_write(&space_info->groups_sem);
1576                 if (ret < 0) {
1577                         ret = 0;
1578                         goto next;
1579                 }
1580
1581                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1582                 if (ret < 0) {
1583                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1584                         if (ret == -EAGAIN)
1585                                 ret = 0;
1586                         goto next;
1587                 }
1588
1589                 /*
1590                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1591                  * properly if we fail to join the transaction.
1592                  */
1593                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1594                                                      block_group->start);
1595                 if (IS_ERR(trans)) {
1596                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1597                         ret = PTR_ERR(trans);
1598                         goto next;
1599                 }
1600
1601                 /*
1602                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1603                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1604                  */
1605                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1606                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1607                         goto end_trans;
1608                 }
1609
1610                 /*
1611                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1612                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1613                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1614                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1615                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1616                  */
1617                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1618                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1619                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1620                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1621                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1622                                                  block_group);
1623                         goto end_trans;
1624                 }
1625                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1626
1627                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1628                 spin_lock(&space_info->lock);
1629                 spin_lock(&block_group->lock);
1630
1631                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1632                                                      -block_group->pinned);
1633                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1634                 block_group->pinned = 0;
1635
1636                 spin_unlock(&block_group->lock);
1637                 spin_unlock(&space_info->lock);
1638
1639                 /*
1640                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1641                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1642                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1643                  * before coming down the unused block group path as trimming
1644                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1645                  */
1646                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1647                         goto flip_async;
1648
1649                 /*
1650                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1651                  * need to reset sequential-required zones.
1652                  */
1653                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1654                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1655
1656                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1657                 if (trimming)
1658                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1659
1660                 /*
1661                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1662                  * horribly wrong.
1663                  */
1664                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1665
1666                 if (ret) {
1667                         if (trimming)
1668                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1669                         goto end_trans;
1670                 }
1671
1672                 /*
1673                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1674                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1675                  * until transaction commit to do the actual discard.
1676                  */
1677                 if (trimming) {
1678                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1679                         /*
1680                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1681                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1682                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1683                          */
1684                         list_move(&block_group->bg_list,
1685                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1686                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1687                         btrfs_get_block_group(block_group);
1688                 }
1689 end_trans:
1690                 btrfs_end_transaction(trans);
1691 next:
1692                 btrfs_put_block_group(block_group);
1693                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1694         }
1695         list_splice_tail(&retry_list, &fs_info->unused_bgs);
1696         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1697         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1698         return;
1699
1700 flip_async:
1701         btrfs_end_transaction(trans);
1702         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1703         list_splice_tail(&retry_list, &fs_info->unused_bgs);
1704         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1705         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1706         btrfs_put_block_group(block_group);
1707         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1708 }
1709
1710 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1711 {
1712         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1713
1714         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1715         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1716                 btrfs_get_block_group(bg);
1717                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1718                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1719         } else if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &bg->runtime_flags)) {
1720                 /* Pull out the block group from the reclaim_bgs list. */
1721                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1722                 list_move_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1723         }
1724         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1729  * of the list, so they will get reclaimed first.
1730  */
1731 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1732                            const struct list_head *b)
1733 {
1734         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1735
1736         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1737         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1738
1739         return bg1->used > bg2->used;
1740 }
1741
1742 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1743 {
1744         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1745                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1746         return true;
1747 }
1748
1749 static bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg, u64 bytes_freed)
1750 {
1751         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
1752         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
1753         const u64 new_val = bg->used;
1754         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
1755         u64 thresh;
1756
1757         if (reclaim_thresh == 0)
1758                 return false;
1759
1760         thresh = mult_perc(bg->length, reclaim_thresh);
1761
1762         /*
1763          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
1764          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
1765          */
1766         if (old_val < thresh)
1767                 return false;
1768         if (new_val >= thresh)
1769                 return false;
1770         return true;
1771 }
1772
1773 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1774 {
1775         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1776                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1777         struct btrfs_block_group *bg;
1778         struct btrfs_space_info *space_info;
1779
1780         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1781                 return;
1782
1783         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1784                 return;
1785
1786         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1787                 return;
1788
1789         sb_start_write(fs_info->sb);
1790
1791         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1792                 sb_end_write(fs_info->sb);
1793                 return;
1794         }
1795
1796         /*
1797          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1798          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1799          */
1800         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1801                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1802                 sb_end_write(fs_info->sb);
1803                 return;
1804         }
1805
1806         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1807         /*
1808          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1809          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1810          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1811          */
1812         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1813         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1814                 u64 zone_unusable;
1815                 int ret = 0;
1816
1817                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1818                                       struct btrfs_block_group,
1819                                       bg_list);
1820                 list_del_init(&bg->bg_list);
1821
1822                 space_info = bg->space_info;
1823                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1824
1825                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1826                 down_write(&space_info->groups_sem);
1827
1828                 spin_lock(&bg->lock);
1829                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1830                         /*
1831                          * We want to bail if we made new allocations or have
1832                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1833                          * the ro check in case balance is currently acting on
1834                          * this block group.
1835                          */
1836                         spin_unlock(&bg->lock);
1837                         up_write(&space_info->groups_sem);
1838                         goto next;
1839                 }
1840                 if (bg->used == 0) {
1841                         /*
1842                          * It is possible that we trigger relocation on a block
1843                          * group as its extents are deleted and it first goes
1844                          * below the threshold, then shortly after goes empty.
1845                          *
1846                          * In this case, relocating it does delete it, but has
1847                          * some overhead in relocation specific metadata, looking
1848                          * for the non-existent extents and running some extra
1849                          * transactions, which we can avoid by using one of the
1850                          * other mechanisms for dealing with empty block groups.
1851                          */
1852                         if (!btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1853                                 btrfs_mark_bg_unused(bg);
1854                         spin_unlock(&bg->lock);
1855                         up_write(&space_info->groups_sem);
1856                         goto next;
1857
1858                 }
1859                 /*
1860                  * The block group might no longer meet the reclaim condition by
1861                  * the time we get around to reclaiming it, so to avoid
1862                  * reclaiming overly full block_groups, skip reclaiming them.
1863                  *
1864                  * Since the decision making process also depends on the amount
1865                  * being freed, pass in a fake giant value to skip that extra
1866                  * check, which is more meaningful when adding to the list in
1867                  * the first place.
1868                  */
1869                 if (!should_reclaim_block_group(bg, bg->length)) {
1870                         spin_unlock(&bg->lock);
1871                         up_write(&space_info->groups_sem);
1872                         goto next;
1873                 }
1874                 spin_unlock(&bg->lock);
1875
1876                 /*
1877                  * Get out fast, in case we're read-only or unmounting the
1878                  * filesystem. It is OK to drop block groups from the list even
1879                  * for the read-only case. As we did sb_start_write(),
1880                  * "mount -o remount,ro" won't happen and read-only filesystem
1881                  * means it is forced read-only due to a fatal error. So, it
1882                  * never gets back to read-write to let us reclaim again.
1883                  */
1884                 if (btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info)) {
1885                         up_write(&space_info->groups_sem);
1886                         goto next;
1887                 }
1888
1889                 /*
1890                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1891                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1892                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1893                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1894                  */
1895                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1896                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1897                 up_write(&space_info->groups_sem);
1898                 if (ret < 0)
1899                         goto next;
1900
1901                 btrfs_info(fs_info,
1902                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1903                                 bg->start,
1904                                 div64_u64(bg->used * 100, bg->length),
1905                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1906                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1907                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1908                 if (ret) {
1909                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1910                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1911                                   bg->start);
1912                 }
1913
1914 next:
1915                 if (ret)
1916                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(bg);
1917                 btrfs_put_block_group(bg);
1918
1919                 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1920                 /*
1921                  * Reclaiming all the block groups in the list can take really
1922                  * long.  Prioritize cleaning up unused block groups.
1923                  */
1924                 btrfs_delete_unused_bgs(fs_info);
1925                 /*
1926                  * If we are interrupted by a balance, we can just bail out. The
1927                  * cleaner thread restart again if necessary.
1928                  */
1929                 if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1930                         goto end;
1931                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1932         }
1933         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1934         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1935 end:
1936         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1937         sb_end_write(fs_info->sb);
1938 }
1939
1940 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1941 {
1942         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1943         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1944                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1945         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1946 }
1947
1948 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1949 {
1950         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1951
1952         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1953         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1954                 btrfs_get_block_group(bg);
1955                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1956                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1957         }
1958         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1959 }
1960
1961 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1962                            struct btrfs_path *path)
1963 {
1964         struct btrfs_chunk_map *map;
1965         struct btrfs_block_group_item bg;
1966         struct extent_buffer *leaf;
1967         int slot;
1968         u64 flags;
1969         int ret = 0;
1970
1971         slot = path->slots[0];
1972         leaf = path->nodes[0];
1973
1974         map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, key->objectid, key->offset);
1975         if (!map) {
1976                 btrfs_err(fs_info,
1977                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1978                           key->objectid, key->offset);
1979                 return -ENOENT;
1980         }
1981
1982         if (map->start != key->objectid || map->chunk_len != key->offset) {
1983                 btrfs_err(fs_info,
1984                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1985                           key->objectid, key->offset, map->start, map->chunk_len);
1986                 ret = -EUCLEAN;
1987                 goto out_free_map;
1988         }
1989
1990         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1991                            sizeof(bg));
1992         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1993                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1994
1995         if (flags != (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1996                 btrfs_err(fs_info,
1997 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1998                           key->objectid, key->offset, flags,
1999                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & map->type));
2000                 ret = -EUCLEAN;
2001         }
2002
2003 out_free_map:
2004         btrfs_free_chunk_map(map);
2005         return ret;
2006 }
2007
2008 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2009                                   struct btrfs_path *path,
2010                                   struct btrfs_key *key)
2011 {
2012         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2013         int ret;
2014         struct btrfs_key found_key;
2015
2016         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
2017                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
2018                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
2019                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
2020                 }
2021         }
2022         return ret;
2023 }
2024
2025 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
2026 {
2027         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
2028                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
2029
2030         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
2031         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
2032                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
2033         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
2034                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
2035         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
2036                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
2037         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * Map a physical disk address to a list of logical addresses.
2042  *
2043  * @fs_info:       the filesystem
2044  * @chunk_start:   logical address of block group
2045  * @physical:      physical address to map to logical addresses
2046  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
2047  * @naddrs:        length of @logical
2048  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
2049  *
2050  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
2051  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
2052  * block copies.
2053  */
2054 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
2055                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len)
2056 {
2057         struct btrfs_chunk_map *map;
2058         u64 *buf;
2059         u64 bytenr;
2060         u64 data_stripe_length;
2061         u64 io_stripe_size;
2062         int i, nr = 0;
2063         int ret = 0;
2064
2065         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
2066         if (IS_ERR(map))
2067                 return -EIO;
2068
2069         data_stripe_length = map->stripe_size;
2070         io_stripe_size = BTRFS_STRIPE_LEN;
2071         chunk_start = map->start;
2072
2073         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
2074         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
2075                 io_stripe_size = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
2076
2077         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
2078         if (!buf) {
2079                 ret = -ENOMEM;
2080                 goto out;
2081         }
2082
2083         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2084                 bool already_inserted = false;
2085                 u32 stripe_nr;
2086                 u32 offset;
2087                 int j;
2088
2089                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
2090                               data_stripe_length))
2091                         continue;
2092
2093                 stripe_nr = (physical - map->stripes[i].physical) >>
2094                             BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
2095                 offset = (physical - map->stripes[i].physical) &
2096                          BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
2097
2098                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
2099                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10))
2100                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr * map->num_stripes + i,
2101                                             map->sub_stripes);
2102                 /*
2103                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
2104                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
2105                  * instead of map->stripe_len
2106                  */
2107                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
2108
2109                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
2110                 for (j = 0; j < nr; j++) {
2111                         if (buf[j] == bytenr) {
2112                                 already_inserted = true;
2113                                 break;
2114                         }
2115                 }
2116
2117                 if (!already_inserted)
2118                         buf[nr++] = bytenr;
2119         }
2120
2121         *logical = buf;
2122         *naddrs = nr;
2123         *stripe_len = io_stripe_size;
2124 out:
2125         btrfs_free_chunk_map(map);
2126         return ret;
2127 }
2128
2129 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
2130 {
2131         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2132         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
2133         u64 bytenr;
2134         u64 *logical;
2135         int stripe_len;
2136         int i, nr, ret;
2137
2138         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
2139                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
2140                 cache->bytes_super += stripe_len;
2141                 ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, cache->start,
2142                                      cache->start + stripe_len - 1,
2143                                      EXTENT_UPTODATE, NULL);
2144                 if (ret)
2145                         return ret;
2146         }
2147
2148         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
2149                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
2150                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start,
2151                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
2152                 if (ret)
2153                         return ret;
2154
2155                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
2156                 if (zoned && nr) {
2157                         kfree(logical);
2158                         btrfs_err(fs_info,
2159                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
2160                                   cache->start);
2161                         return -EUCLEAN;
2162                 }
2163
2164                 while (nr--) {
2165                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
2166                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
2167
2168                         cache->bytes_super += len;
2169                         ret = set_extent_bit(&fs_info->excluded_extents, logical[nr],
2170                                              logical[nr] + len - 1,
2171                                              EXTENT_UPTODATE, NULL);
2172                         if (ret) {
2173                                 kfree(logical);
2174                                 return ret;
2175                         }
2176                 }
2177
2178                 kfree(logical);
2179         }
2180         return 0;
2181 }
2182
2183 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
2184                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
2185 {
2186         struct btrfs_block_group *cache;
2187
2188         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
2189         if (!cache)
2190                 return NULL;
2191
2192         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
2193                                         GFP_NOFS);
2194         if (!cache->free_space_ctl) {
2195                 kfree(cache);
2196                 return NULL;
2197         }
2198
2199         cache->start = start;
2200
2201         cache->fs_info = fs_info;
2202         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
2203
2204         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
2205
2206         refcount_set(&cache->refs, 1);
2207         spin_lock_init(&cache->lock);
2208         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
2209         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
2210         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
2211         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
2212         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
2213         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
2214         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
2215         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
2216         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
2217         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
2218         atomic_set(&cache->frozen, 0);
2219         mutex_init(&cache->free_space_lock);
2220
2221         return cache;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
2226  * group
2227  */
2228 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2229 {
2230         u64 start = 0;
2231         int ret = 0;
2232
2233         while (1) {
2234                 struct btrfs_chunk_map *map;
2235                 struct btrfs_block_group *bg;
2236
2237                 /*
2238                  * btrfs_find_chunk_map() will return the first chunk map
2239                  * intersecting the range, so setting @length to 1 is enough to
2240                  * get the first chunk.
2241                  */
2242                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, start, 1);
2243                 if (!map)
2244                         break;
2245
2246                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, map->start);
2247                 if (!bg) {
2248                         btrfs_err(fs_info,
2249         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
2250                                      map->start, map->chunk_len);
2251                         ret = -EUCLEAN;
2252                         btrfs_free_chunk_map(map);
2253                         break;
2254                 }
2255                 if (bg->start != map->start || bg->length != map->chunk_len ||
2256                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
2257                     (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
2258                         btrfs_err(fs_info,
2259 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
2260                                 map->start, map->chunk_len,
2261                                 map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
2262                                 bg->start, bg->length,
2263                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
2264                         ret = -EUCLEAN;
2265                         btrfs_free_chunk_map(map);
2266                         btrfs_put_block_group(bg);
2267                         break;
2268                 }
2269                 start = map->start + map->chunk_len;
2270                 btrfs_free_chunk_map(map);
2271                 btrfs_put_block_group(bg);
2272         }
2273         return ret;
2274 }
2275
2276 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2277                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2278                                 const struct btrfs_key *key,
2279                                 int need_clear)
2280 {
2281         struct btrfs_block_group *cache;
2282         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2283         int ret;
2284
2285         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2286
2287         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2288         if (!cache)
2289                 return -ENOMEM;
2290
2291         cache->length = key->offset;
2292         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2293         cache->commit_used = cache->used;
2294         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2295         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2296
2297         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2298
2299         if (need_clear) {
2300                 /*
2301                  * When we mount with old space cache, we need to
2302                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2303                  *
2304                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2305                  *    truncate the old free space cache inode and
2306                  *    setup a new one.
2307                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2308                  *    the new space cache info onto disk.
2309                  */
2310                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2311                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2312         }
2313         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2314             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2315                         btrfs_err(info,
2316 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2317                                   cache->start);
2318                         ret = -EINVAL;
2319                         goto error;
2320         }
2321
2322         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2323         if (ret) {
2324                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2325                           cache->start);
2326                 goto error;
2327         }
2328
2329         /*
2330          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2331          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2332          * than we actually do.
2333          */
2334         ret = exclude_super_stripes(cache);
2335         if (ret) {
2336                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2337                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2338                 goto error;
2339         }
2340
2341         /*
2342          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2343          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2344          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2345          * zone_unusable space.
2346          *
2347          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2348          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2349          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2350          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2351          * in the full case.
2352          */
2353         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2354                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2355                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2356                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2357         } else if (cache->length == cache->used) {
2358                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2359                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2360         } else if (cache->used == 0) {
2361                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2362                 ret = btrfs_add_new_free_space(cache, cache->start,
2363                                                cache->start + cache->length, NULL);
2364                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2365                 if (ret)
2366                         goto error;
2367         }
2368
2369         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2370         if (ret) {
2371                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2372                 goto error;
2373         }
2374         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2375         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2376
2377         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2378         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2379                 if (cache->used == 0) {
2380                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2381                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2382                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2383                         else
2384                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2385                 }
2386         } else {
2387                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2388         }
2389
2390         return 0;
2391 error:
2392         btrfs_put_block_group(cache);
2393         return ret;
2394 }
2395
2396 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2397 {
2398         struct rb_node *node;
2399         int ret = 0;
2400
2401         for (node = rb_first_cached(&fs_info->mapping_tree); node; node = rb_next(node)) {
2402                 struct btrfs_chunk_map *map;
2403                 struct btrfs_block_group *bg;
2404
2405                 map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
2406                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, map->start);
2407                 if (!bg) {
2408                         ret = -ENOMEM;
2409                         break;
2410                 }
2411
2412                 /* Fill dummy cache as FULL */
2413                 bg->length = map->chunk_len;
2414                 bg->flags = map->type;
2415                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2416                 bg->used = map->chunk_len;
2417                 bg->flags = map->type;
2418                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2419                 /*
2420                  * We may have some valid block group cache added already, in
2421                  * that case we skip to the next one.
2422                  */
2423                 if (ret == -EEXIST) {
2424                         ret = 0;
2425                         btrfs_put_block_group(bg);
2426                         continue;
2427                 }
2428
2429                 if (ret) {
2430                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2431                         btrfs_put_block_group(bg);
2432                         break;
2433                 }
2434
2435                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2436
2437                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2438         }
2439         if (!ret)
2440                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2441         return ret;
2442 }
2443
2444 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2445 {
2446         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2447         struct btrfs_path *path;
2448         int ret;
2449         struct btrfs_block_group *cache;
2450         struct btrfs_space_info *space_info;
2451         struct btrfs_key key;
2452         int need_clear = 0;
2453         u64 cache_gen;
2454
2455         /*
2456          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2457          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2458          * need to waste time searching block group items.
2459          *
2460          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2461          * no need for a full incompat flag.
2462          */
2463         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2464                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2465                 return fill_dummy_bgs(info);
2466
2467         key.objectid = 0;
2468         key.offset = 0;
2469         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2470         path = btrfs_alloc_path();
2471         if (!path)
2472                 return -ENOMEM;
2473
2474         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2475         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2476             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2477                 need_clear = 1;
2478         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2479                 need_clear = 1;
2480
2481         while (1) {
2482                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2483                 struct extent_buffer *leaf;
2484                 int slot;
2485
2486                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2487                 if (ret > 0)
2488                         break;
2489                 if (ret != 0)
2490                         goto error;
2491
2492                 leaf = path->nodes[0];
2493                 slot = path->slots[0];
2494
2495                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2496                                    sizeof(bgi));
2497
2498                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2499                 btrfs_release_path(path);
2500                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2501                 if (ret < 0)
2502                         goto error;
2503                 key.objectid += key.offset;
2504                 key.offset = 0;
2505         }
2506         btrfs_release_path(path);
2507
2508         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2509                 int i;
2510
2511                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2512                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2513                                 continue;
2514                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2515                                                  struct btrfs_block_group,
2516                                                  list);
2517                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2518                 }
2519
2520                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2521                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2522                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2523                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2524                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2525                         continue;
2526                 /*
2527                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2528                  * mirrored block groups.
2529                  */
2530                 list_for_each_entry(cache,
2531                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2532                                 list)
2533                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2534                 list_for_each_entry(cache,
2535                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2536                                 list)
2537                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2538         }
2539
2540         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2541         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2542 error:
2543         btrfs_free_path(path);
2544         /*
2545          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2546          * rescue=ibadroots mount option.
2547          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2548          * continue to mount and grab their data.
2549          */
2550         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2551                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2552         return ret;
2553 }
2554
2555 /*
2556  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2557  * allocation.
2558  *
2559  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2560  * phases.
2561  */
2562 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2563                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2564 {
2565         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2566         struct btrfs_block_group_item bgi;
2567         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2568         struct btrfs_key key;
2569         u64 old_commit_used;
2570         int ret;
2571
2572         spin_lock(&block_group->lock);
2573         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2574         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2575                                                    block_group->global_root_id);
2576         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2577         old_commit_used = block_group->commit_used;
2578         block_group->commit_used = block_group->used;
2579         key.objectid = block_group->start;
2580         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2581         key.offset = block_group->length;
2582         spin_unlock(&block_group->lock);
2583
2584         ret = btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2585         if (ret < 0) {
2586                 spin_lock(&block_group->lock);
2587                 block_group->commit_used = old_commit_used;
2588                 spin_unlock(&block_group->lock);
2589         }
2590
2591         return ret;
2592 }
2593
2594 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2595                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2596                             u64 start, u64 num_bytes)
2597 {
2598         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2599         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2600         struct btrfs_path *path;
2601         struct btrfs_dev_extent *extent;
2602         struct extent_buffer *leaf;
2603         struct btrfs_key key;
2604         int ret;
2605
2606         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2607         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2608         path = btrfs_alloc_path();
2609         if (!path)
2610                 return -ENOMEM;
2611
2612         key.objectid = device->devid;
2613         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2614         key.offset = start;
2615         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2616         if (ret)
2617                 goto out;
2618
2619         leaf = path->nodes[0];
2620         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2621         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2622         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2623                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2624         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2625
2626         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2627         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2628 out:
2629         btrfs_free_path(path);
2630         return ret;
2631 }
2632
2633 /*
2634  * This function belongs to phase 2.
2635  *
2636  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2637  * phases.
2638  */
2639 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2640                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2641 {
2642         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2643         struct btrfs_device *device;
2644         struct btrfs_chunk_map *map;
2645         u64 dev_offset;
2646         int i;
2647         int ret = 0;
2648
2649         map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2650         if (IS_ERR(map))
2651                 return PTR_ERR(map);
2652
2653         /*
2654          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2655          * a device replace operation that replaces the device object associated
2656          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2657          * at any time during that final phase of the device replace operation
2658          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2659          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2660          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2661          */
2662         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2663         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2664                 device = map->stripes[i].dev;
2665                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2666
2667                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2668                                         map->stripe_size);
2669                 if (ret)
2670                         break;
2671         }
2672         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2673
2674         btrfs_free_chunk_map(map);
2675         return ret;
2676 }
2677
2678 /*
2679  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2680  * chunk allocation.
2681  *
2682  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2683  * phases.
2684  */
2685 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2686 {
2687         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2688         struct btrfs_block_group *block_group;
2689         int ret = 0;
2690
2691         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2692                 int index;
2693
2694                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2695                                                struct btrfs_block_group,
2696                                                bg_list);
2697                 if (ret)
2698                         goto next;
2699
2700                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2701
2702                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2703                 if (ret)
2704                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2705                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2706                               &block_group->runtime_flags)) {
2707                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2708                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2709                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2710                         if (ret)
2711                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2712                 }
2713                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2714                                          block_group->length);
2715                 if (ret)
2716                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2717                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2718
2719                 /*
2720                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2721                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2722                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2723                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2724                  */
2725                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2726                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2727
2728                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2729 next:
2730                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2731                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2732                 clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &block_group->runtime_flags);
2733
2734                 /*
2735                  * If the block group is still unused, add it to the list of
2736                  * unused block groups. The block group may have been created in
2737                  * order to satisfy a space reservation, in which case the
2738                  * extent allocation only happens later. But often we don't
2739                  * actually need to allocate space that we previously reserved,
2740                  * so the block group may become unused for a long time. For
2741                  * example for metadata we generally reserve space for a worst
2742                  * possible scenario, but then don't end up allocating all that
2743                  * space or none at all (due to no need to COW, extent buffers
2744                  * were already COWed in the current transaction and still
2745                  * unwritten, tree heights lower than the maximum possible
2746                  * height, etc). For data we generally reserve the axact amount
2747                  * of space we are going to allocate later, the exception is
2748                  * when using compression, as we must reserve space based on the
2749                  * uncompressed data size, because the compression is only done
2750                  * when writeback triggered and we don't know how much space we
2751                  * are actually going to need, so we reserve the uncompressed
2752                  * size because the data may be uncompressible in the worst case.
2753                  */
2754                 if (ret == 0) {
2755                         bool used;
2756
2757                         spin_lock(&block_group->lock);
2758                         used = btrfs_is_block_group_used(block_group);
2759                         spin_unlock(&block_group->lock);
2760
2761                         if (!used)
2762                                 btrfs_mark_bg_unused(block_group);
2763                 }
2764         }
2765         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2766 }
2767
2768 /*
2769  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2770  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2771  */
2772 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2773 {
2774         u64 div = SZ_1G;
2775         u64 index;
2776
2777         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2778                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2779
2780         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2781         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2782                 div = SZ_128M;
2783
2784         offset = div64_u64(offset, div);
2785         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2786         return index;
2787 }
2788
2789 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2790                                                  u64 type,
2791                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2792 {
2793         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2794         struct btrfs_block_group *cache;
2795         int ret;
2796
2797         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2798
2799         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2800         if (!cache)
2801                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2802
2803         /*
2804          * Mark it as new before adding it to the rbtree of block groups or any
2805          * list, so that no other task finds it and calls btrfs_mark_bg_unused()
2806          * before the new flag is set.
2807          */
2808         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEW, &cache->runtime_flags);
2809
2810         cache->length = size;
2811         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2812         cache->flags = type;
2813         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2814         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2815
2816         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2817                 set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_NEEDS_FREE_SPACE, &cache->runtime_flags);
2818
2819         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2820         if (ret) {
2821                 btrfs_put_block_group(cache);
2822                 return ERR_PTR(ret);
2823         }
2824
2825         ret = exclude_super_stripes(cache);
2826         if (ret) {
2827                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2828                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2829                 btrfs_put_block_group(cache);
2830                 return ERR_PTR(ret);
2831         }
2832
2833         ret = btrfs_add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size, NULL);
2834         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2835         if (ret) {
2836                 btrfs_put_block_group(cache);
2837                 return ERR_PTR(ret);
2838         }
2839
2840         /*
2841          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2842          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2843          * with its ->space_info set.
2844          */
2845         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2846         ASSERT(cache->space_info);
2847
2848         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2849         if (ret) {
2850                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2851                 btrfs_put_block_group(cache);
2852                 return ERR_PTR(ret);
2853         }
2854
2855         /*
2856          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2857          * the rbtree, update the space info's counters.
2858          */
2859         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2860         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2861         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2862
2863 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2864         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2865                 cache->space_info->bytes_used += size >> 1;
2866                 fragment_free_space(cache);
2867         }
2868 #endif
2869
2870         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2871         btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_inserts(fs_info);
2872
2873         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2874         return cache;
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2879  * group.
2880  *
2881  * @cache:              the destination block group
2882  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2883  *                      ensure we still have some free space after marking this
2884  *                      block group RO.
2885  */
2886 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2887                              bool do_chunk_alloc)
2888 {
2889         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2890         struct btrfs_trans_handle *trans;
2891         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2892         u64 alloc_flags;
2893         int ret;
2894         bool dirty_bg_running;
2895
2896         /*
2897          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2898          * mount.
2899          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2900          * Thus here we skip all chunk allocations.
2901          */
2902         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2903                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2904                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2905                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2906                 return ret;
2907         }
2908
2909         do {
2910                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2911                 if (IS_ERR(trans))
2912                         return PTR_ERR(trans);
2913
2914                 dirty_bg_running = false;
2915
2916                 /*
2917                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2918                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2919                  * back off and let this transaction commit.
2920                  */
2921                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2922                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2923                         u64 transid = trans->transid;
2924
2925                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2926                         btrfs_end_transaction(trans);
2927
2928                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2929                         if (ret)
2930                                 return ret;
2931                         dirty_bg_running = true;
2932                 }
2933         } while (dirty_bg_running);
2934
2935         if (do_chunk_alloc) {
2936                 /*
2937                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2938                  * corresponding block group with the new raid level.
2939                  */
2940                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2941                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2942                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2943                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2944                         /*
2945                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2946                          * already allocated at the new raid level to carry on
2947                          */
2948                         if (ret == -ENOSPC)
2949                                 ret = 0;
2950                         if (ret < 0)
2951                                 goto out;
2952                 }
2953         }
2954
2955         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2956         if (!ret)
2957                 goto out;
2958         if (ret == -ETXTBSY)
2959                 goto unlock_out;
2960
2961         /*
2962          * Skip chunk allocation if the bg is SYSTEM, this is to avoid system
2963          * chunk allocation storm to exhaust the system chunk array.  Otherwise
2964          * we still want to try our best to mark the block group read-only.
2965          */
2966         if (!do_chunk_alloc && ret == -ENOSPC &&
2967             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM))
2968                 goto unlock_out;
2969
2970         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2971         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2972         if (ret < 0)
2973                 goto out;
2974         /*
2975          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2976          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2977          */
2978         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2979         if (ret < 0)
2980                 goto out;
2981
2982         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2983         if (ret == -ETXTBSY)
2984                 goto unlock_out;
2985 out:
2986         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2987                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2988                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2989                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2990                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2991         }
2992 unlock_out:
2993         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2994
2995         btrfs_end_transaction(trans);
2996         return ret;
2997 }
2998
2999 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
3000 {
3001         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
3002         u64 num_bytes;
3003
3004         BUG_ON(!cache->ro);
3005
3006         spin_lock(&sinfo->lock);
3007         spin_lock(&cache->lock);
3008         if (!--cache->ro) {
3009                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
3010                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
3011                         cache->zone_unusable =
3012                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
3013                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
3014                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
3015                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
3016                 }
3017                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
3018                             cache->pinned - cache->bytes_super -
3019                             cache->zone_unusable - cache->used;
3020                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
3021                 list_del_init(&cache->ro_list);
3022         }
3023         spin_unlock(&cache->lock);
3024         spin_unlock(&sinfo->lock);
3025 }
3026
3027 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
3028                                    struct btrfs_path *path,
3029                                    struct btrfs_block_group *cache)
3030 {
3031         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3032         int ret;
3033         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
3034         unsigned long bi;
3035         struct extent_buffer *leaf;
3036         struct btrfs_block_group_item bgi;
3037         struct btrfs_key key;
3038         u64 old_commit_used;
3039         u64 used;
3040
3041         /*
3042          * Block group items update can be triggered out of commit transaction
3043          * critical section, thus we need a consistent view of used bytes.
3044          * We cannot use cache->used directly outside of the spin lock, as it
3045          * may be changed.
3046          */
3047         spin_lock(&cache->lock);
3048         old_commit_used = cache->commit_used;
3049         used = cache->used;
3050         /* No change in used bytes, can safely skip it. */
3051         if (cache->commit_used == used) {
3052                 spin_unlock(&cache->lock);
3053                 return 0;
3054         }
3055         cache->commit_used = used;
3056         spin_unlock(&cache->lock);
3057
3058         key.objectid = cache->start;
3059         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
3060         key.offset = cache->length;
3061
3062         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
3063         if (ret) {
3064                 if (ret > 0)
3065                         ret = -ENOENT;
3066                 goto fail;
3067         }
3068
3069         leaf = path->nodes[0];
3070         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
3071         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, used);
3072         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
3073                                                    cache->global_root_id);
3074         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
3075         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
3076         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
3077 fail:
3078         btrfs_release_path(path);
3079         /*
3080          * We didn't update the block group item, need to revert commit_used
3081          * unless the block group item didn't exist yet - this is to prevent a
3082          * race with a concurrent insertion of the block group item, with
3083          * insert_block_group_item(), that happened just after we attempted to
3084          * update. In that case we would reset commit_used to 0 just after the
3085          * insertion set it to a value greater than 0 - if the block group later
3086          * becomes with 0 used bytes, we would incorrectly skip its update.
3087          */
3088         if (ret < 0 && ret != -ENOENT) {
3089                 spin_lock(&cache->lock);
3090                 cache->commit_used = old_commit_used;
3091                 spin_unlock(&cache->lock);
3092         }
3093         return ret;
3094
3095 }
3096
3097 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
3098                             struct btrfs_trans_handle *trans,
3099                             struct btrfs_path *path)
3100 {
3101         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
3102         struct inode *inode = NULL;
3103         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3104         u64 alloc_hint = 0;
3105         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
3106         u64 cache_size = 0;
3107         int retries = 0;
3108         int ret = 0;
3109
3110         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3111                 return 0;
3112
3113         /*
3114          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
3115          * block group.
3116          */
3117         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
3118                 spin_lock(&block_group->lock);
3119                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
3120                 spin_unlock(&block_group->lock);
3121                 return 0;
3122         }
3123
3124         if (TRANS_ABORTED(trans))
3125                 return 0;
3126 again:
3127         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
3128         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
3129                 ret = PTR_ERR(inode);
3130                 btrfs_release_path(path);
3131                 goto out;
3132         }
3133
3134         if (IS_ERR(inode)) {
3135                 BUG_ON(retries);
3136                 retries++;
3137
3138                 if (block_group->ro)
3139                         goto out_free;
3140
3141                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
3142                 if (ret)
3143                         goto out_free;
3144                 goto again;
3145         }
3146
3147         /*
3148          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
3149          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
3150          * time.
3151          */
3152         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
3153         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
3154         if (ret) {
3155                 /*
3156                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
3157                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
3158                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
3159                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
3160                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
3161                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
3162                  * transaction, this only happens in really bad situations
3163                  * anyway.
3164                  */
3165                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3166                 goto out_put;
3167         }
3168         WARN_ON(ret);
3169
3170         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
3171         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
3172             i_size_read(inode)) {
3173                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3174                 goto out_put;
3175         }
3176
3177         if (i_size_read(inode) > 0) {
3178                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
3179                                         &fs_info->global_block_rsv);
3180                 if (ret)
3181                         goto out_put;
3182
3183                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
3184                 if (ret)
3185                         goto out_put;
3186         }
3187
3188         spin_lock(&block_group->lock);
3189         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
3190             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
3191                 /*
3192                  * don't bother trying to write stuff out _if_
3193                  * a) we're not cached,
3194                  * b) we're with nospace_cache mount option,
3195                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
3196                  */
3197                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
3198                 spin_unlock(&block_group->lock);
3199                 goto out_put;
3200         }
3201         spin_unlock(&block_group->lock);
3202
3203         /*
3204          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
3205          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
3206          */
3207         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
3208                 ret = -ENOSPC;
3209                 goto out_put;
3210         }
3211
3212         /*
3213          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
3214          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
3215          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
3216          * cache.
3217          */
3218         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
3219         if (!cache_size)
3220                 cache_size = 1;
3221
3222         cache_size *= 16;
3223         cache_size *= fs_info->sectorsize;
3224
3225         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
3226                                           cache_size, false);
3227         if (ret)
3228                 goto out_put;
3229
3230         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
3231                                               cache_size, cache_size,
3232                                               &alloc_hint);
3233         /*
3234          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
3235          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
3236          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
3237          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
3238          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
3239          * space the next time around.
3240          */
3241         if (!ret)
3242                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
3243         else if (ret == -ENOSPC)
3244                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
3245
3246 out_put:
3247         iput(inode);
3248 out_free:
3249         btrfs_release_path(path);
3250 out:
3251         spin_lock(&block_group->lock);
3252         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
3253                 block_group->cache_generation = trans->transid;
3254         block_group->disk_cache_state = dcs;
3255         spin_unlock(&block_group->lock);
3256
3257         extent_changeset_free(data_reserved);
3258         return ret;
3259 }
3260
3261 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
3262 {
3263         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3264         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
3265         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3266         struct btrfs_path *path;
3267
3268         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
3269             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
3270                 return 0;
3271
3272         path = btrfs_alloc_path();
3273         if (!path)
3274                 return -ENOMEM;
3275
3276         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
3277         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
3278                                  dirty_list) {
3279                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
3280                         cache_save_setup(cache, trans, path);
3281         }
3282
3283         btrfs_free_path(path);
3284         return 0;
3285 }
3286
3287 /*
3288  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
3289  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
3290  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
3291  * lot of latency into the commit.
3292  *
3293  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
3294  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
3295  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
3296  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
3297  * join the commit.
3298  */
3299 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3300 {
3301         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3302         struct btrfs_block_group *cache;
3303         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3304         int ret = 0;
3305         int should_put;
3306         struct btrfs_path *path = NULL;
3307         LIST_HEAD(dirty);
3308         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3309         int loops = 0;
3310
3311         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3312         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3313                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3314                 return 0;
3315         }
3316         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3317         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3318
3319 again:
3320         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
3321         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
3322
3323         if (!path) {
3324                 path = btrfs_alloc_path();
3325                 if (!path) {
3326                         ret = -ENOMEM;
3327                         goto out;
3328                 }
3329         }
3330
3331         /*
3332          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
3333          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
3334          * writing out the cache
3335          */
3336         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3337         while (!list_empty(&dirty)) {
3338                 bool drop_reserve = true;
3339
3340                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
3341                                          dirty_list);
3342                 /*
3343                  * This can happen if something re-dirties a block group that
3344                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
3345                  * it all again
3346                  */
3347                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3348                         list_del_init(&cache->io_list);
3349                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3350                         btrfs_put_block_group(cache);
3351                 }
3352
3353
3354                 /*
3355                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3356                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3357                  * we wait.
3358                  *
3359                  * Since we're not running in the commit critical section
3360                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3361                  */
3362                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3363                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3364                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3365
3366                 should_put = 1;
3367
3368                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3369
3370                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3371                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3372                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3373                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3374                                 should_put = 0;
3375
3376                                 /*
3377                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3378                                  * io_list, also refer to the definition of
3379                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3380                                  */
3381                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3382                         } else {
3383                                 /*
3384                                  * If we failed to write the cache, the
3385                                  * generation will be bad and life goes on
3386                                  */
3387                                 ret = 0;
3388                         }
3389                 }
3390                 if (!ret) {
3391                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3392                         /*
3393                          * Our block group might still be attached to the list
3394                          * of new block groups in the transaction handle of some
3395                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3396                          * means its block group item isn't yet in the extent
3397                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3398                          * try again later in the critical section of the
3399                          * transaction commit.
3400                          */
3401                         if (ret == -ENOENT) {
3402                                 ret = 0;
3403                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3404                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3405                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3406                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3407                                         btrfs_get_block_group(cache);
3408                                         drop_reserve = false;
3409                                 }
3410                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3411                         } else if (ret) {
3412                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3413                         }
3414                 }
3415
3416                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3417                 if (should_put)
3418                         btrfs_put_block_group(cache);
3419                 if (drop_reserve)
3420                         btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3421                 /*
3422                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3423                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3424                  * removed.
3425                  */
3426                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3427                 if (ret)
3428                         goto out;
3429                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3430         }
3431         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3432
3433         /*
3434          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3435          * and then loop back (just once)
3436          */
3437         if (!ret)
3438                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3439         if (!ret && loops == 0) {
3440                 loops++;
3441                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3442                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3443                 /*
3444                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3445                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3446                  */
3447                 if (!list_empty(&dirty)) {
3448                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3449                         goto again;
3450                 }
3451                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3452         }
3453 out:
3454         if (ret < 0) {
3455                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3456                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3457                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3458                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3459         }
3460
3461         btrfs_free_path(path);
3462         return ret;
3463 }
3464
3465 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3466 {
3467         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3468         struct btrfs_block_group *cache;
3469         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3470         int ret = 0;
3471         int should_put;
3472         struct btrfs_path *path;
3473         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3474
3475         path = btrfs_alloc_path();
3476         if (!path)
3477                 return -ENOMEM;
3478
3479         /*
3480          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3481          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3482          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3483          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3484          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3485          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3486          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3487          * caches is triggered by an earlier call to
3488          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3489          * loop.
3490          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3491          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3492          * in one shot.
3493          */
3494         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3495         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3496                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3497                                          struct btrfs_block_group,
3498                                          dirty_list);
3499
3500                 /*
3501                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3502                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3503                  * then do it all again
3504                  */
3505                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3506                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3507                         list_del_init(&cache->io_list);
3508                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3509                         btrfs_put_block_group(cache);
3510                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3511                 }
3512
3513                 /*
3514                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3515                  * any pending IO
3516                  */
3517                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3518                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3519                 should_put = 1;
3520
3521                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3522
3523                 if (!ret)
3524                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, U64_MAX);
3525
3526                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3527                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3528                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3529                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3530                                 should_put = 0;
3531                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3532                         } else {
3533                                 /*
3534                                  * If we failed to write the cache, the
3535                                  * generation will be bad and life goes on
3536                                  */
3537                                 ret = 0;
3538                         }
3539                 }
3540                 if (!ret) {
3541                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3542                         /*
3543                          * One of the free space endio workers might have
3544                          * created a new block group while updating a free space
3545                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3546                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3547                          * which case the new block group is still attached to
3548                          * its transaction handle and its creation has not
3549                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3550                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3551                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3552                          * very rare case so no need for a more efficient and
3553                          * complex approach.
3554                          */
3555                         if (ret == -ENOENT) {
3556                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3557                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3558                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3559                         }
3560                         if (ret)
3561                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3562                 }
3563
3564                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3565                 if (should_put)
3566                         btrfs_put_block_group(cache);
3567                 btrfs_dec_delayed_refs_rsv_bg_updates(fs_info);
3568                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3569         }
3570         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3571
3572         /*
3573          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3574          * to use it without any locking
3575          */
3576         while (!list_empty(io)) {
3577                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3578                                          io_list);
3579                 list_del_init(&cache->io_list);
3580                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3581                 btrfs_put_block_group(cache);
3582         }
3583
3584         btrfs_free_path(path);
3585         return ret;
3586 }
3587
3588 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3589                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3590 {
3591         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3592         struct btrfs_space_info *space_info;
3593         struct btrfs_block_group *cache;
3594         u64 old_val;
3595         bool reclaim = false;
3596         bool bg_already_dirty = true;
3597         int factor;
3598
3599         /* Block accounting for super block */
3600         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3601         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3602         if (alloc)
3603                 old_val += num_bytes;
3604         else
3605                 old_val -= num_bytes;
3606         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3607         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3608
3609         cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3610         if (!cache)
3611                 return -ENOENT;
3612
3613         /* An extent can not span multiple block groups. */
3614         ASSERT(bytenr + num_bytes <= cache->start + cache->length);
3615
3616         space_info = cache->space_info;
3617         factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3618
3619         /*
3620          * If this block group has free space cache written out, we need to make
3621          * sure to load it if we are removing space.  This is because we need
3622          * the unpinning stage to actually add the space back to the block group,
3623          * otherwise we will leak space.
3624          */
3625         if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3626                 btrfs_cache_block_group(cache, true);
3627
3628         spin_lock(&space_info->lock);
3629         spin_lock(&cache->lock);
3630
3631         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3632             cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3633                 cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3634
3635         old_val = cache->used;
3636         if (alloc) {
3637                 old_val += num_bytes;
3638                 cache->used = old_val;
3639                 cache->reserved -= num_bytes;
3640                 space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3641                 space_info->bytes_used += num_bytes;
3642                 space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3643                 spin_unlock(&cache->lock);
3644                 spin_unlock(&space_info->lock);
3645         } else {
3646                 old_val -= num_bytes;
3647                 cache->used = old_val;
3648                 cache->pinned += num_bytes;
3649                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info, space_info, num_bytes);
3650                 space_info->bytes_used -= num_bytes;
3651                 space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3652
3653                 reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3654
3655                 spin_unlock(&cache->lock);
3656                 spin_unlock(&space_info->lock);
3657
3658                 set_extent_bit(&trans->transaction->pinned_extents, bytenr,
3659                                bytenr + num_bytes - 1, EXTENT_DIRTY, NULL);
3660         }
3661
3662         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3663         if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3664                 list_add_tail(&cache->dirty_list, &trans->transaction->dirty_bgs);
3665                 bg_already_dirty = false;
3666                 btrfs_get_block_group(cache);
3667         }
3668         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3669
3670         /*
3671          * No longer have used bytes in this block group, queue it for deletion.
3672          * We do this after adding the block group to the dirty list to avoid
3673          * races between cleaner kthread and space cache writeout.
3674          */
3675         if (!alloc && old_val == 0) {
3676                 if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3677                         btrfs_mark_bg_unused(cache);
3678         } else if (!alloc && reclaim) {
3679                 btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3680         }
3681
3682         btrfs_put_block_group(cache);
3683
3684         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3685         if (!bg_already_dirty)
3686                 btrfs_inc_delayed_refs_rsv_bg_updates(info);
3687
3688         return 0;
3689 }
3690
3691 /*
3692  * Update the block_group and space info counters.
3693  *
3694  * @cache:      The cache we are manipulating
3695  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3696  *              @num_bytes except for the compress path.
3697  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3698  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3699  *
3700  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3701  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3702  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3703  */
3704 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3705                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc,
3706                              bool force_wrong_size_class)
3707 {
3708         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3709         enum btrfs_block_group_size_class size_class;
3710         int ret = 0;
3711
3712         spin_lock(&space_info->lock);
3713         spin_lock(&cache->lock);
3714         if (cache->ro) {
3715                 ret = -EAGAIN;
3716                 goto out;
3717         }
3718
3719         if (btrfs_block_group_should_use_size_class(cache)) {
3720                 size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(num_bytes);
3721                 ret = btrfs_use_block_group_size_class(cache, size_class, force_wrong_size_class);
3722                 if (ret)
3723                         goto out;
3724         }
3725         cache->reserved += num_bytes;
3726         space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3727         trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3728                                       space_info->flags, num_bytes, 1);
3729         btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3730                                               space_info, -ram_bytes);
3731         if (delalloc)
3732                 cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3733
3734         /*
3735          * Compression can use less space than we reserved, so wake tickets if
3736          * that happens.
3737          */
3738         if (num_bytes < ram_bytes)
3739                 btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3740 out:
3741         spin_unlock(&cache->lock);
3742         spin_unlock(&space_info->lock);
3743         return ret;
3744 }
3745
3746 /*
3747  * Update the block_group and space info counters.
3748  *
3749  * @cache:      The cache we are manipulating
3750  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3751  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3752  *
3753  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3754  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3755  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3756  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3757  */
3758 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3759                                u64 num_bytes, int delalloc)
3760 {
3761         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3762
3763         spin_lock(&space_info->lock);
3764         spin_lock(&cache->lock);
3765         if (cache->ro)
3766                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3767         cache->reserved -= num_bytes;
3768         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3769         space_info->max_extent_size = 0;
3770
3771         if (delalloc)
3772                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3773         spin_unlock(&cache->lock);
3774
3775         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3776         spin_unlock(&space_info->lock);
3777 }
3778
3779 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3780 {
3781         struct list_head *head = &info->space_info;
3782         struct btrfs_space_info *found;
3783
3784         list_for_each_entry(found, head, list) {
3785                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3786                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3787         }
3788 }
3789
3790 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3791                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3792 {
3793         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3794         u64 thresh;
3795
3796         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3797                 return 1;
3798
3799         /*
3800          * in limited mode, we want to have some free space up to
3801          * about 1% of the FS size.
3802          */
3803         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3804                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3805                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, mult_perc(thresh, 1));
3806
3807                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3808                         return 1;
3809         }
3810
3811         if (bytes_used + SZ_2M < mult_perc(sinfo->total_bytes, 80))
3812                 return 0;
3813         return 1;
3814 }
3815
3816 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3817 {
3818         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3819
3820         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3821 }
3822
3823 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3824 {
3825         struct btrfs_block_group *bg;
3826         int ret;
3827
3828         /*
3829          * Check if we have enough space in the system space info because we
3830          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3831          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3832          * system block group if needed.
3833          */
3834         check_system_chunk(trans, flags);
3835
3836         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3837         if (IS_ERR(bg)) {
3838                 ret = PTR_ERR(bg);
3839                 goto out;
3840         }
3841
3842         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3843         /*
3844          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3845          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3846          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3847          *
3848          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3849          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3850          *    for extent allocation.
3851          *
3852          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3853          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3854          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3855          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3856          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3857          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3858          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3859          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3860          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3861          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3862          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3863          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3864          *    we were not mounted in degraded mode;
3865          *
3866          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3867          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3868          *    above. However right after we called it, the only system block group
3869          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3870          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3871          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3872          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3873          *
3874          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3875          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3876          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3877          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3878          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3879          *    then adds back the entry to the block group cache).
3880          */
3881         if (ret == -ENOSPC) {
3882                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3883                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3884
3885                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3886                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3887                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3888                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3889                         goto out;
3890                 }
3891
3892                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3893                 if (ret) {
3894                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3895                         goto out;
3896                 }
3897
3898                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3899                 if (ret) {
3900                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3901                         goto out;
3902                 }
3903         } else if (ret) {
3904                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3905                 goto out;
3906         }
3907 out:
3908         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3909
3910         if (ret)
3911                 return ERR_PTR(ret);
3912
3913         btrfs_get_block_group(bg);
3914         return bg;
3915 }
3916
3917 /*
3918  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3919  *
3920  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3921  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3922  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3923  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3924  *
3925  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3926  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3927  *    btree.
3928  *
3929  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3930  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3931  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3932  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3933  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3934  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3935  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3936  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3937  *
3938  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3939  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3940  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3941  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3942  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3943  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3944  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3945  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3946  *
3947  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3948  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3949  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3950  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3951  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3952  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3953  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3954  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3955  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3956  *    the RAID1 filesystem);
3957  *
3958  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3959  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3960  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3961  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3962  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3963  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3964  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3965  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3966  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3967  *    tree extent buffers;
3968  *
3969  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3970  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3971  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3972  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3973  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3974  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3975  *    block group).
3976  *
3977  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3978  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3979  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3980  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3981  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3982  *
3983  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3984  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3985  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3986  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3987  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3988  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3989  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3990  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3991  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3992  *
3993  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3994  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3995  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3996  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3997  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3998  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3999  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
4000  * See the comment below for more details.
4001  *
4002  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
4003  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
4004  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
4005  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
4006  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
4007  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
4008  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
4009  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
4010  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
4011  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
4012  * while holding fs_info->chunk_mutex.
4013  *
4014  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
4015  *
4016  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
4017  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
4018  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
4019  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
4020  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
4021  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
4022  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
4023  */
4024 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
4025                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
4026 {
4027         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4028         struct btrfs_space_info *space_info;
4029         struct btrfs_block_group *ret_bg;
4030         bool wait_for_alloc = false;
4031         bool should_alloc = false;
4032         bool from_extent_allocation = false;
4033         int ret = 0;
4034
4035         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
4036                 from_extent_allocation = true;
4037                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
4038         }
4039
4040         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
4041         if (trans->allocating_chunk)
4042                 return -ENOSPC;
4043         /*
4044          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
4045          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
4046          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
4047          *
4048          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
4049          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
4050          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
4051          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
4052          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
4053          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
4054          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
4055          * in order to add the chunk item or update a device item.
4056          *
4057          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
4058          * before updating the chunk btree, by calling either
4059          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
4060          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
4061          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
4062          * The task will have to either retry or fail.
4063          */
4064         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
4065                 return -ENOSPC;
4066
4067         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
4068         ASSERT(space_info);
4069
4070         do {
4071                 spin_lock(&space_info->lock);
4072                 if (force < space_info->force_alloc)
4073                         force = space_info->force_alloc;
4074                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
4075                 if (space_info->full) {
4076                         /* No more free physical space */
4077                         if (should_alloc)
4078                                 ret = -ENOSPC;
4079                         else
4080                                 ret = 0;
4081                         spin_unlock(&space_info->lock);
4082                         return ret;
4083                 } else if (!should_alloc) {
4084                         spin_unlock(&space_info->lock);
4085                         return 0;
4086                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
4087                         /*
4088                          * Someone is already allocating, so we need to block
4089                          * until this someone is finished and then loop to
4090                          * recheck if we should continue with our allocation
4091                          * attempt.
4092                          */
4093                         wait_for_alloc = true;
4094                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4095                         spin_unlock(&space_info->lock);
4096                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4097                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4098                 } else {
4099                         /* Proceed with allocation */
4100                         space_info->chunk_alloc = 1;
4101                         wait_for_alloc = false;
4102                         spin_unlock(&space_info->lock);
4103                 }
4104
4105                 cond_resched();
4106         } while (wait_for_alloc);
4107
4108         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4109         trans->allocating_chunk = true;
4110
4111         /*
4112          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
4113          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
4114          */
4115         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
4116                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
4117
4118         /*
4119          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
4120          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
4121          * FS as well.
4122          */
4123         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
4124                 fs_info->data_chunk_allocations++;
4125                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
4126                       fs_info->metadata_ratio))
4127                         force_metadata_allocation(fs_info);
4128         }
4129
4130         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
4131         trans->allocating_chunk = false;
4132
4133         if (IS_ERR(ret_bg)) {
4134                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
4135         } else if (from_extent_allocation && (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)) {
4136                 /*
4137                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
4138                  * it now. Failure is OK for now.
4139                  */
4140                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
4141         }
4142
4143         if (!ret)
4144                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
4145
4146         spin_lock(&space_info->lock);
4147         if (ret < 0) {
4148                 if (ret == -ENOSPC)
4149                         space_info->full = 1;
4150                 else
4151                         goto out;
4152         } else {
4153                 ret = 1;
4154                 space_info->max_extent_size = 0;
4155         }
4156
4157         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
4158 out:
4159         space_info->chunk_alloc = 0;
4160         spin_unlock(&space_info->lock);
4161         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4162
4163         return ret;
4164 }
4165
4166 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
4167 {
4168         u64 num_dev;
4169
4170         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
4171         if (!num_dev)
4172                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
4173
4174         return num_dev;
4175 }
4176
4177 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
4178                                 u64 bytes,
4179                                 u64 type)
4180 {
4181         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4182         struct btrfs_space_info *info;
4183         u64 left;
4184         int ret = 0;
4185
4186         /*
4187          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
4188          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
4189          */
4190         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
4191
4192         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4193         spin_lock(&info->lock);
4194         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
4195         spin_unlock(&info->lock);
4196
4197         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
4198                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
4199                            left, bytes, type);
4200                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
4201         }
4202
4203         if (left < bytes) {
4204                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
4205                 struct btrfs_block_group *bg;
4206
4207                 /*
4208                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
4209                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
4210                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
4211                  * or created in the current transaction for example).
4212                  */
4213                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
4214                 if (IS_ERR(bg)) {
4215                         ret = PTR_ERR(bg);
4216                 } else {
4217                         /*
4218                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
4219                          * zoned filesystem.
4220                          */
4221                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
4222                         if (ret < 0)
4223                                 return;
4224
4225                         /*
4226                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
4227                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
4228                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
4229                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
4230                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
4231                          * block group we just created was just turned into RO
4232                          * mode by a scrub for example, or a running discard
4233                          * temporarily removed its free space entries, etc.
4234                          */
4235                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
4236                 }
4237         }
4238
4239         if (!ret) {
4240                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
4241                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
4242                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
4243                 if (!ret)
4244                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
4245         }
4246 }
4247
4248 /*
4249  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
4250  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
4251  */
4252 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
4253 {
4254         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4255         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
4256         u64 bytes;
4257
4258         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
4259         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
4260                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4261
4262         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
4263 }
4264
4265 /*
4266  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
4267  * chunk btree.
4268  *
4269  * @trans:              A transaction handle.
4270  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
4271  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
4272  *                      of an existing item.
4273  *
4274  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
4275  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
4276  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
4277  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
4278  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
4279  *
4280  */
4281 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
4282                                   bool is_item_insertion)
4283 {
4284         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
4285         u64 bytes;
4286
4287         if (is_item_insertion)
4288                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
4289         else
4290                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
4291
4292         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
4293         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
4294         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
4295 }
4296
4297 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
4298 {
4299         struct btrfs_block_group *block_group;
4300
4301         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
4302         while (block_group) {
4303                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
4304                 spin_lock(&block_group->lock);
4305                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
4306                                        &block_group->runtime_flags)) {
4307                         struct inode *inode = block_group->inode;
4308
4309                         block_group->inode = NULL;
4310                         spin_unlock(&block_group->lock);
4311
4312                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
4313                         iput(inode);
4314                 } else {
4315                         spin_unlock(&block_group->lock);
4316                 }
4317                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
4318         }
4319 }
4320
4321 /*
4322  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
4323  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
4324  * freed the block groups before stopping them.
4325  */
4326 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
4327 {
4328         struct btrfs_block_group *block_group;
4329         struct btrfs_space_info *space_info;
4330         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4331         struct rb_node *n;
4332
4333         if (btrfs_is_zoned(info)) {
4334                 if (info->active_meta_bg) {
4335                         btrfs_put_block_group(info->active_meta_bg);
4336                         info->active_meta_bg = NULL;
4337                 }
4338                 if (info->active_system_bg) {
4339                         btrfs_put_block_group(info->active_system_bg);
4340                         info->active_system_bg = NULL;
4341                 }
4342         }
4343
4344         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4345         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4346                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4347                                          struct btrfs_caching_control, list);
4348                 list_del(&caching_ctl->list);
4349                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4350         }
4351         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4352
4353         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4354         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4355                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4356                                                struct btrfs_block_group,
4357                                                bg_list);
4358                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4359                 btrfs_put_block_group(block_group);
4360         }
4361
4362         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4363                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4364                                                struct btrfs_block_group,
4365                                                bg_list);
4366                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4367                 btrfs_put_block_group(block_group);
4368         }
4369         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4370
4371         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4372         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4373                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4374                                                struct btrfs_block_group,
4375                                                active_bg_list);
4376                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4377                 btrfs_put_block_group(block_group);
4378         }
4379         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4380
4381         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4382         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4383                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4384                                        cache_node);
4385                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4386                                 &info->block_group_cache_tree);
4387                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4388                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4389
4390                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4391                 list_del(&block_group->list);
4392                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4393
4394                 /*
4395                  * We haven't cached this block group, which means we could
4396                  * possibly have excluded extents on this block group.
4397                  */
4398                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4399                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4400                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4401
4402                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4403                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4404                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4405                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4406                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4407                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4408                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4409                 btrfs_put_block_group(block_group);
4410
4411                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4412         }
4413         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4414
4415         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4416
4417         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4418                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4419                                         struct btrfs_space_info,
4420                                         list);
4421
4422                 /*
4423                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4424                  * important and indicates a real bug if this happens.
4425                  */
4426                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4427                             space_info->bytes_may_use > 0))
4428                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4429
4430                 /*
4431                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4432                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4433                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4434                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4435                  * that case.
4436                  */
4437                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4438                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4439                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4440                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4441                 }
4442
4443                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4444                 list_del(&space_info->list);
4445                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4446         }
4447         return 0;
4448 }
4449
4450 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4451 {
4452         atomic_inc(&cache->frozen);
4453 }
4454
4455 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4456 {
4457         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4458         bool cleanup;
4459
4460         spin_lock(&block_group->lock);
4461         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4462                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4463         spin_unlock(&block_group->lock);
4464
4465         if (cleanup) {
4466                 struct btrfs_chunk_map *map;
4467
4468                 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, block_group->start, 1);
4469                 /* Logic error, can't happen. */
4470                 ASSERT(map);
4471
4472                 btrfs_remove_chunk_map(fs_info, map);
4473
4474                 /* Once for our lookup reference. */
4475                 btrfs_free_chunk_map(map);
4476
4477                 /*
4478                  * We may have left one free space entry and other possible
4479                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4480                  * Free them if any.
4481                  */
4482                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4483         }
4484 }
4485
4486 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4487 {
4488         bool ret = true;
4489
4490         spin_lock(&bg->lock);
4491         if (bg->ro)
4492                 ret = false;
4493         else
4494                 bg->swap_extents++;
4495         spin_unlock(&bg->lock);
4496
4497         return ret;
4498 }
4499
4500 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4501 {
4502         spin_lock(&bg->lock);
4503         ASSERT(!bg->ro);
4504         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4505         bg->swap_extents -= amount;
4506         spin_unlock(&bg->lock);
4507 }
4508
4509 enum btrfs_block_group_size_class btrfs_calc_block_group_size_class(u64 size)
4510 {
4511         if (size <= SZ_128K)
4512                 return BTRFS_BG_SZ_SMALL;
4513         if (size <= SZ_8M)
4514                 return BTRFS_BG_SZ_MEDIUM;
4515         return BTRFS_BG_SZ_LARGE;
4516 }
4517
4518 /*
4519  * Handle a block group allocating an extent in a size class
4520  *
4521  * @bg:                         The block group we allocated in.
4522  * @size_class:                 The size class of the allocation.
4523  * @force_wrong_size_class:     Whether we are desperate enough to allow
4524  *                              mismatched size classes.
4525  *
4526  * Returns: 0 if the size class was valid for this block_group, -EAGAIN in the
4527  * case of a race that leads to the wrong size class without
4528  * force_wrong_size_class set.
4529  *
4530  * find_free_extent will skip block groups with a mismatched size class until
4531  * it really needs to avoid ENOSPC. In that case it will set
4532  * force_wrong_size_class. However, if a block group is newly allocated and
4533  * doesn't yet have a size class, then it is possible for two allocations of
4534  * different sizes to race and both try to use it. The loser is caught here and
4535  * has to retry.
4536  */
4537 int btrfs_use_block_group_size_class(struct btrfs_block_group *bg,
4538                                      enum btrfs_block_group_size_class size_class,
4539                                      bool force_wrong_size_class)
4540 {
4541         ASSERT(size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE);
4542
4543         /* The new allocation is in the right size class, do nothing */
4544         if (bg->size_class == size_class)
4545                 return 0;
4546         /*
4547          * The new allocation is in a mismatched size class.
4548          * This means one of two things:
4549          *
4550          * 1. Two tasks in find_free_extent for different size_classes raced
4551          *    and hit the same empty block_group. Make the loser try again.
4552          * 2. A call to find_free_extent got desperate enough to set
4553          *    'force_wrong_slab'. Don't change the size_class, but allow the
4554          *    allocation.
4555          */
4556         if (bg->size_class != BTRFS_BG_SZ_NONE) {
4557                 if (force_wrong_size_class)
4558                         return 0;
4559                 return -EAGAIN;
4560         }
4561         /*
4562          * The happy new block group case: the new allocation is the first
4563          * one in the block_group so we set size_class.
4564          */
4565         bg->size_class = size_class;
4566
4567         return 0;
4568 }
4569
4570 bool btrfs_block_group_should_use_size_class(struct btrfs_block_group *bg)
4571 {
4572         if (btrfs_is_zoned(bg->fs_info))
4573                 return false;
4574         if (!btrfs_is_block_group_data_only(bg))
4575                 return false;
4576         return true;
4577 }