GNU Linux-libre 5.19-rc6-gnu
[releases.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/list_sort.h>
4 #include "misc.h"
5 #include "ctree.h"
6 #include "block-group.h"
7 #include "space-info.h"
8 #include "disk-io.h"
9 #include "free-space-cache.h"
10 #include "free-space-tree.h"
11 #include "volumes.h"
12 #include "transaction.h"
13 #include "ref-verify.h"
14 #include "sysfs.h"
15 #include "tree-log.h"
16 #include "delalloc-space.h"
17 #include "discard.h"
18 #include "raid56.h"
19 #include "zoned.h"
20
21 /*
22  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
23  * is not in progress
24  *
25  * Should be called with balance_lock held
26  */
27 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
28 {
29         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
30         u64 target = 0;
31
32         if (!bctl)
33                 return 0;
34
35         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
36             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
37                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
38         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
39                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
40                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
41         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
42                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
43                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
44         }
45
46         return target;
47 }
48
49 /*
50  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
51  *
52  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
53  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
54  * available), otherwise falls back to plain reducing.
55  */
56 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
57 {
58         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
59         u64 target;
60         u64 raid_type;
61         u64 allowed = 0;
62
63         /*
64          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
65          * reduce to the target profile
66          */
67         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
68         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
69         if (target) {
70                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
71                 return extended_to_chunk(target);
72         }
73         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
74
75         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
76         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
77                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
78                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
79         }
80         allowed &= flags;
81
82         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
83                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
84         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
85                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
86         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
87                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
88         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
89                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
90         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
91                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
92
93         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
94
95         return extended_to_chunk(flags | allowed);
96 }
97
98 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
99 {
100         unsigned seq;
101         u64 flags;
102
103         do {
104                 flags = orig_flags;
105                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
106
107                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
108                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
109                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
110                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
111                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
112                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
113         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
114
115         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
116 }
117
118 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
119 {
120         refcount_inc(&cache->refs);
121 }
122
123 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
124 {
125         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
126                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
127                 /*
128                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
129                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
130                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
131                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
132                  * case.
133                  */
134                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
135                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
136                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
137
138                 /*
139                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
140                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
141                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
142                  */
143                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
144                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
145                                                   cache);
146
147                 /*
148                  * If not empty, someone is still holding mutex of
149                  * full_stripe_lock, which can only be released by caller.
150                  * And it will definitely cause use-after-free when caller
151                  * tries to release full stripe lock.
152                  *
153                  * No better way to resolve, but only to warn.
154                  */
155                 WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&cache->full_stripe_locks_root.root));
156                 kfree(cache->free_space_ctl);
157                 kfree(cache->physical_map);
158                 kfree(cache);
159         }
160 }
161
162 /*
163  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
164  */
165 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
166                                        struct btrfs_block_group *block_group)
167 {
168         struct rb_node **p;
169         struct rb_node *parent = NULL;
170         struct btrfs_block_group *cache;
171         bool leftmost = true;
172
173         ASSERT(block_group->length != 0);
174
175         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
176         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
177
178         while (*p) {
179                 parent = *p;
180                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
181                 if (block_group->start < cache->start) {
182                         p = &(*p)->rb_left;
183                 } else if (block_group->start > cache->start) {
184                         p = &(*p)->rb_right;
185                         leftmost = false;
186                 } else {
187                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
188                         return -EEXIST;
189                 }
190         }
191
192         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
193         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
194                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
195
196         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
197
198         return 0;
199 }
200
201 /*
202  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
203  * it will return the block group that contains the bytenr
204  */
205 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
206                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
207 {
208         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
209         struct rb_node *n;
210         u64 end, start;
211
212         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
213         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
214
215         while (n) {
216                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
217                 end = cache->start + cache->length - 1;
218                 start = cache->start;
219
220                 if (bytenr < start) {
221                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
222                                 ret = cache;
223                         n = n->rb_left;
224                 } else if (bytenr > start) {
225                         if (contains && bytenr <= end) {
226                                 ret = cache;
227                                 break;
228                         }
229                         n = n->rb_right;
230                 } else {
231                         ret = cache;
232                         break;
233                 }
234         }
235         if (ret)
236                 btrfs_get_block_group(ret);
237         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
238
239         return ret;
240 }
241
242 /*
243  * Return the block group that starts at or after bytenr
244  */
245 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
246                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
247 {
248         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
249 }
250
251 /*
252  * Return the block group that contains the given bytenr
253  */
254 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
255                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
256 {
257         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
258 }
259
260 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
261                 struct btrfs_block_group *cache)
262 {
263         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
264         struct rb_node *node;
265
266         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
267
268         /* If our block group was removed, we need a full search. */
269         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
270                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
271
272                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
273                 btrfs_put_block_group(cache);
274                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
275         }
276         node = rb_next(&cache->cache_node);
277         btrfs_put_block_group(cache);
278         if (node) {
279                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
280                 btrfs_get_block_group(cache);
281         } else
282                 cache = NULL;
283         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
284         return cache;
285 }
286
287 /**
288  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
289  *
290  * @fs_info:       The filesystem information object.
291  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
292  *
293  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
294  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
295  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
296  *
297  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
298  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
299  *
300  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
301  */
302 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
303                                                   u64 bytenr)
304 {
305         struct btrfs_block_group *bg;
306         bool can_nocow = true;
307
308         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
309         if (!bg)
310                 return NULL;
311
312         spin_lock(&bg->lock);
313         if (bg->ro)
314                 can_nocow = false;
315         else
316                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
317         spin_unlock(&bg->lock);
318
319         if (!can_nocow) {
320                 btrfs_put_block_group(bg);
321                 return NULL;
322         }
323
324         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
325         return bg;
326 }
327
328 /**
329  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
330  *
331  * @bg:       The block group.
332  *
333  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
334  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
335  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
336  * relocation.
337  *
338  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
339  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
340  */
341 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
342 {
343         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
344                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
345
346         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
347         btrfs_put_block_group(bg);
348 }
349
350 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
351 {
352         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
353 }
354
355 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
356                                         const u64 start)
357 {
358         struct btrfs_block_group *bg;
359
360         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
361         ASSERT(bg);
362         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
363                 wake_up_var(&bg->reservations);
364         btrfs_put_block_group(bg);
365 }
366
367 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
368 {
369         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
370
371         ASSERT(bg->ro);
372
373         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
374                 return;
375
376         /*
377          * Our block group is read only but before we set it to read only,
378          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
379          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
380          * root's list of ordered extents).
381          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
382          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
383          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
384          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
385          */
386         down_write(&space_info->groups_sem);
387         up_write(&space_info->groups_sem);
388
389         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
390 }
391
392 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
393                 struct btrfs_block_group *cache)
394 {
395         struct btrfs_caching_control *ctl;
396
397         spin_lock(&cache->lock);
398         if (!cache->caching_ctl) {
399                 spin_unlock(&cache->lock);
400                 return NULL;
401         }
402
403         ctl = cache->caching_ctl;
404         refcount_inc(&ctl->count);
405         spin_unlock(&cache->lock);
406         return ctl;
407 }
408
409 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
410 {
411         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
412                 kfree(ctl);
413 }
414
415 /*
416  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
417  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
418  * progress happen before we try again.
419  *
420  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
421  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
422  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
423  * a free extent of a given size, but this is a good start.
424  *
425  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
426  * any of the information in this block group.
427  */
428 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
429                                            u64 num_bytes)
430 {
431         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
432
433         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
434         if (!caching_ctl)
435                 return;
436
437         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
438                    (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes));
439
440         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
441 }
442
443 int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
444 {
445         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
446         int ret = 0;
447
448         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
449         if (!caching_ctl)
450                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
451
452         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
453         if (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
454                 ret = -EIO;
455         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
456         return ret;
457 }
458
459 static bool space_cache_v1_done(struct btrfs_block_group *cache)
460 {
461         bool ret;
462
463         spin_lock(&cache->lock);
464         ret = cache->cached != BTRFS_CACHE_FAST;
465         spin_unlock(&cache->lock);
466
467         return ret;
468 }
469
470 void btrfs_wait_space_cache_v1_finished(struct btrfs_block_group *cache,
471                                 struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
472 {
473         wait_event(caching_ctl->wait, space_cache_v1_done(cache));
474 }
475
476 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
477 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
478 {
479         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
480         u64 start = block_group->start;
481         u64 len = block_group->length;
482         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
483                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
484         u64 step = chunk << 1;
485
486         while (len > chunk) {
487                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
488                 start += step;
489                 if (len < step)
490                         len = 0;
491                 else
492                         len -= step;
493         }
494 }
495 #endif
496
497 /*
498  * This is only called by btrfs_cache_block_group, since we could have freed
499  * extents we need to check the pinned_extents for any extents that can't be
500  * used yet since their free space will be released as soon as the transaction
501  * commits.
502  */
503 u64 add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start, u64 end)
504 {
505         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
506         u64 extent_start, extent_end, size, total_added = 0;
507         int ret;
508
509         while (start < end) {
510                 ret = find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
511                                             &extent_start, &extent_end,
512                                             EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
513                                             NULL);
514                 if (ret)
515                         break;
516
517                 if (extent_start <= start) {
518                         start = extent_end + 1;
519                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
520                         size = extent_start - start;
521                         total_added += size;
522                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
523                                                                  start, size);
524                         BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
525                         start = extent_end + 1;
526                 } else {
527                         break;
528                 }
529         }
530
531         if (start < end) {
532                 size = end - start;
533                 total_added += size;
534                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
535                                                          size);
536                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
537         }
538
539         return total_added;
540 }
541
542 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
543 {
544         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
545         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
546         struct btrfs_root *extent_root;
547         struct btrfs_path *path;
548         struct extent_buffer *leaf;
549         struct btrfs_key key;
550         u64 total_found = 0;
551         u64 last = 0;
552         u32 nritems;
553         int ret;
554         bool wakeup = true;
555
556         path = btrfs_alloc_path();
557         if (!path)
558                 return -ENOMEM;
559
560         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
561         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
562
563 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
564         /*
565          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
566          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
567          * the free space.
568          */
569         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
570                 wakeup = false;
571 #endif
572         /*
573          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
574          * extent for the extent root while also trying to search the extent
575          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
576          * root, since its read-only
577          */
578         path->skip_locking = 1;
579         path->search_commit_root = 1;
580         path->reada = READA_FORWARD;
581
582         key.objectid = last;
583         key.offset = 0;
584         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
585
586 next:
587         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
588         if (ret < 0)
589                 goto out;
590
591         leaf = path->nodes[0];
592         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
593
594         while (1) {
595                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
596                         last = (u64)-1;
597                         break;
598                 }
599
600                 if (path->slots[0] < nritems) {
601                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
602                 } else {
603                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
604                         if (ret)
605                                 break;
606
607                         if (need_resched() ||
608                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
609                                 if (wakeup)
610                                         caching_ctl->progress = last;
611                                 btrfs_release_path(path);
612                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
613                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
614                                 cond_resched();
615                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
616                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
617                                 goto next;
618                         }
619
620                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
621                         if (ret < 0)
622                                 goto out;
623                         if (ret)
624                                 break;
625                         leaf = path->nodes[0];
626                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
627                         continue;
628                 }
629
630                 if (key.objectid < last) {
631                         key.objectid = last;
632                         key.offset = 0;
633                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
634
635                         if (wakeup)
636                                 caching_ctl->progress = last;
637                         btrfs_release_path(path);
638                         goto next;
639                 }
640
641                 if (key.objectid < block_group->start) {
642                         path->slots[0]++;
643                         continue;
644                 }
645
646                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
647                         break;
648
649                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
650                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
651                         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
652                                                           key.objectid);
653                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
654                                 last = key.objectid +
655                                         fs_info->nodesize;
656                         else
657                                 last = key.objectid + key.offset;
658
659                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
660                                 total_found = 0;
661                                 if (wakeup)
662                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
663                         }
664                 }
665                 path->slots[0]++;
666         }
667         ret = 0;
668
669         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
670                                 block_group->start + block_group->length);
671         caching_ctl->progress = (u64)-1;
672
673 out:
674         btrfs_free_path(path);
675         return ret;
676 }
677
678 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
679 {
680         struct btrfs_block_group *block_group;
681         struct btrfs_fs_info *fs_info;
682         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
683         int ret;
684
685         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
686         block_group = caching_ctl->block_group;
687         fs_info = block_group->fs_info;
688
689         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
690         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
691
692         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
693                 ret = load_free_space_cache(block_group);
694                 if (ret == 1) {
695                         ret = 0;
696                         goto done;
697                 }
698
699                 /*
700                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
701                  * CACHE_STARTED and carry on.
702                  */
703                 spin_lock(&block_group->lock);
704                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
705                 spin_unlock(&block_group->lock);
706                 wake_up(&caching_ctl->wait);
707         }
708
709         /*
710          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
711          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
712          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
713          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
714          * the transaction has committed we will be safe.
715          */
716         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
717             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
718                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
719         else
720                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
721 done:
722         spin_lock(&block_group->lock);
723         block_group->caching_ctl = NULL;
724         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
725         spin_unlock(&block_group->lock);
726
727 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
728         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
729                 u64 bytes_used;
730
731                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
732                 spin_lock(&block_group->lock);
733                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
734                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
735                 spin_unlock(&block_group->lock);
736                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
737                 fragment_free_space(block_group);
738         }
739 #endif
740
741         caching_ctl->progress = (u64)-1;
742
743         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
744         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
745         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
746
747         wake_up(&caching_ctl->wait);
748
749         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
750         btrfs_put_block_group(block_group);
751 }
752
753 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, int load_cache_only)
754 {
755         DEFINE_WAIT(wait);
756         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
757         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
758         int ret = 0;
759
760         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
761         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
762                 return 0;
763
764         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
765         if (!caching_ctl)
766                 return -ENOMEM;
767
768         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
769         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
770         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
771         caching_ctl->block_group = cache;
772         caching_ctl->progress = cache->start;
773         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
774         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL, NULL);
775
776         spin_lock(&cache->lock);
777         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
778                 kfree(caching_ctl);
779
780                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
781                 if (caching_ctl)
782                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
783                 spin_unlock(&cache->lock);
784                 goto out;
785         }
786         WARN_ON(cache->caching_ctl);
787         cache->caching_ctl = caching_ctl;
788         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
789                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FAST;
790         else
791                 cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
792         cache->has_caching_ctl = 1;
793         spin_unlock(&cache->lock);
794
795         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
796         refcount_inc(&caching_ctl->count);
797         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
798         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
799
800         btrfs_get_block_group(cache);
801
802         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
803 out:
804         if (load_cache_only && caching_ctl)
805                 btrfs_wait_space_cache_v1_finished(cache, caching_ctl);
806         if (caching_ctl)
807                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
808
809         return ret;
810 }
811
812 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
813 {
814         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
815                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
816
817         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
818         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
819                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
820         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
821                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
822         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
823                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
824         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
825 }
826
827 /*
828  * Clear incompat bits for the following feature(s):
829  *
830  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
831  *            in the whole filesystem
832  *
833  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
834  */
835 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
836 {
837         bool found_raid56 = false;
838         bool found_raid1c34 = false;
839
840         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
841             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
842             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
843                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
844                 struct btrfs_space_info *sinfo;
845
846                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
847                         down_read(&sinfo->groups_sem);
848                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
849                                 found_raid56 = true;
850                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
851                                 found_raid56 = true;
852                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
853                                 found_raid1c34 = true;
854                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
855                                 found_raid1c34 = true;
856                         up_read(&sinfo->groups_sem);
857                 }
858                 if (!found_raid56)
859                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
860                 if (!found_raid1c34)
861                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
862         }
863 }
864
865 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
866                                    struct btrfs_path *path,
867                                    struct btrfs_block_group *block_group)
868 {
869         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
870         struct btrfs_root *root;
871         struct btrfs_key key;
872         int ret;
873
874         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
875         key.objectid = block_group->start;
876         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
877         key.offset = block_group->length;
878
879         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
880         if (ret > 0)
881                 ret = -ENOENT;
882         if (ret < 0)
883                 return ret;
884
885         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
886         return ret;
887 }
888
889 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
890                              u64 group_start, struct extent_map *em)
891 {
892         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
893         struct btrfs_path *path;
894         struct btrfs_block_group *block_group;
895         struct btrfs_free_cluster *cluster;
896         struct inode *inode;
897         struct kobject *kobj = NULL;
898         int ret;
899         int index;
900         int factor;
901         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
902         bool remove_em;
903         bool remove_rsv = false;
904
905         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
906         BUG_ON(!block_group);
907         BUG_ON(!block_group->ro);
908
909         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
910         /*
911          * Free the reserved super bytes from this block group before
912          * remove it.
913          */
914         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
915         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
916                                   block_group->length);
917
918         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
919         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
920
921         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
922         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
923         spin_lock(&cluster->refill_lock);
924         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
925         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
926
927         /*
928          * make sure this block group isn't part of a metadata
929          * allocation cluster
930          */
931         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
932         spin_lock(&cluster->refill_lock);
933         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
934         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
935
936         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
937         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
938
939         path = btrfs_alloc_path();
940         if (!path) {
941                 ret = -ENOMEM;
942                 goto out;
943         }
944
945         /*
946          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
947          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
948          */
949         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
950
951         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
952         /*
953          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
954          * free space inode
955          */
956         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
957         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
958                 list_del_init(&block_group->io_list);
959
960                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
961
962                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
963                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
964                 btrfs_put_block_group(block_group);
965                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
966         }
967
968         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
969                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
970                 remove_rsv = true;
971                 btrfs_put_block_group(block_group);
972         }
973         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
974         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
975
976         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
977         if (ret)
978                 goto out;
979
980         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
981         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
982                         &fs_info->block_group_cache_tree);
983         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
984
985         /* Once for the block groups rbtree */
986         btrfs_put_block_group(block_group);
987
988         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
989
990         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
991         /*
992          * we must use list_del_init so people can check to see if they
993          * are still on the list after taking the semaphore
994          */
995         list_del_init(&block_group->list);
996         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
997                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
998                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
999                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
1000         }
1001         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
1002         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
1003         if (kobj) {
1004                 kobject_del(kobj);
1005                 kobject_put(kobj);
1006         }
1007
1008         if (block_group->has_caching_ctl)
1009                 caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
1010         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
1011                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
1012         if (block_group->has_caching_ctl) {
1013                 write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1014                 if (!caching_ctl) {
1015                         struct btrfs_caching_control *ctl;
1016
1017                         list_for_each_entry(ctl,
1018                                     &fs_info->caching_block_groups, list)
1019                                 if (ctl->block_group == block_group) {
1020                                         caching_ctl = ctl;
1021                                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
1022                                         break;
1023                                 }
1024                 }
1025                 if (caching_ctl)
1026                         list_del_init(&caching_ctl->list);
1027                 write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1028                 if (caching_ctl) {
1029                         /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1030                         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1031                         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1032                 }
1033         }
1034
1035         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1036         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1037         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1038         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1039
1040         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1041
1042         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1043         list_del_init(&block_group->ro_list);
1044
1045         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1046                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1047                         < block_group->length);
1048                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1049                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1050                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1051                         < block_group->zone_unusable);
1052                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1053                         < block_group->length * factor);
1054         }
1055         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1056         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1057                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1058         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1059                 block_group->zone_unusable;
1060         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1061
1062         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1063
1064         /*
1065          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1066          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1067          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1068          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1069          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1070          * the block group's extent map before the task calling this function
1071          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1072          * another task to attempt to create another block group with the same
1073          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1074          */
1075         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1076         if (ret)
1077                 goto out;
1078
1079         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1080         if (ret < 0)
1081                 goto out;
1082
1083         spin_lock(&block_group->lock);
1084         block_group->removed = 1;
1085         /*
1086          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1087          * because we removed the block group from the rbtree
1088          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1089          * even if someone already got this block group before we removed it
1090          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1091          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1092          * entries because we already removed them all when we called
1093          * btrfs_remove_free_space_cache().
1094          *
1095          * And we must not remove the extent map from the fs_info->mapping_tree
1096          * to prevent the same logical address range and physical device space
1097          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1098          * avoid races with trimming and scrub.
1099          *
1100          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1101          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1102          * currently running transaction might finish and a new one start,
1103          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1104          * physical device locations unless we take this special care.
1105          *
1106          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1107          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1108          * in place until the extents have been discarded completely when
1109          * the transaction commit has completed.
1110          */
1111         remove_em = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1112         spin_unlock(&block_group->lock);
1113
1114         if (remove_em) {
1115                 struct extent_map_tree *em_tree;
1116
1117                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1118                 write_lock(&em_tree->lock);
1119                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
1120                 write_unlock(&em_tree->lock);
1121                 /* once for the tree */
1122                 free_extent_map(em);
1123         }
1124
1125 out:
1126         /* Once for the lookup reference */
1127         btrfs_put_block_group(block_group);
1128         if (remove_rsv)
1129                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
1130         btrfs_free_path(path);
1131         return ret;
1132 }
1133
1134 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1135                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1136 {
1137         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1138         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1139         struct extent_map *em;
1140         struct map_lookup *map;
1141         unsigned int num_items;
1142
1143         read_lock(&em_tree->lock);
1144         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
1145         read_unlock(&em_tree->lock);
1146         ASSERT(em && em->start == chunk_offset);
1147
1148         /*
1149          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1150          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1151          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1152          *
1153          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1154          * of tree roots).
1155          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1156          * tree).
1157          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1158          * roots).
1159          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1160          * stripe (located in the device tree).
1161          *
1162          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1163          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1164          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1165          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1166          */
1167         map = em->map_lookup;
1168         num_items = 3 + map->num_stripes;
1169         free_extent_map(em);
1170
1171         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1176  * group @cache.
1177  *
1178  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1179  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1180  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1181  * without checking free space.
1182  *
1183  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1184  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1185  * not this function.
1186  */
1187 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1188 {
1189         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1190         u64 num_bytes;
1191         int ret = -ENOSPC;
1192
1193         spin_lock(&sinfo->lock);
1194         spin_lock(&cache->lock);
1195
1196         if (cache->swap_extents) {
1197                 ret = -ETXTBSY;
1198                 goto out;
1199         }
1200
1201         if (cache->ro) {
1202                 cache->ro++;
1203                 ret = 0;
1204                 goto out;
1205         }
1206
1207         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1208                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1209
1210         /*
1211          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1212          * check of left over space in how much we have allocated.
1213          */
1214         if (force) {
1215                 ret = 0;
1216         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1217                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1218
1219                 /*
1220                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1221                  * free space as buffer.
1222                  */
1223                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1224                         ret = 0;
1225         } else {
1226                 /*
1227                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1228                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1229                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1230                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1231                  */
1232                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1233                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1234                         ret = 0;
1235         }
1236
1237         if (!ret) {
1238                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1239                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1240                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1241                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1242                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1243                         cache->zone_unusable = 0;
1244                 }
1245                 cache->ro++;
1246                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1247         }
1248 out:
1249         spin_unlock(&cache->lock);
1250         spin_unlock(&sinfo->lock);
1251         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1252                 btrfs_info(cache->fs_info,
1253                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1254                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1255         }
1256         return ret;
1257 }
1258
1259 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1260                                  struct btrfs_block_group *bg)
1261 {
1262         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1263         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1264         const u64 start = bg->start;
1265         const u64 end = start + bg->length - 1;
1266         int ret;
1267
1268         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1269         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1270                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1271                                              struct btrfs_transaction, list);
1272                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1273         }
1274         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1275
1276         /*
1277          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1278          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1279          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1280          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1281          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1282          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1283          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1284          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1285          */
1286         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1287         if (prev_trans) {
1288                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1289                                         EXTENT_DIRTY);
1290                 if (ret)
1291                         goto out;
1292         }
1293
1294         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1295                                 EXTENT_DIRTY);
1296 out:
1297         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1298         if (prev_trans)
1299                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1300
1301         return ret == 0;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1306  * space inside of them.
1307  */
1308 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1309 {
1310         struct btrfs_block_group *block_group;
1311         struct btrfs_space_info *space_info;
1312         struct btrfs_trans_handle *trans;
1313         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1314         int ret = 0;
1315
1316         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1317                 return;
1318
1319         /*
1320          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1321          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1322          */
1323         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1324                 return;
1325
1326         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1327         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1328                 int trimming;
1329
1330                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1331                                                struct btrfs_block_group,
1332                                                bg_list);
1333                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1334
1335                 space_info = block_group->space_info;
1336
1337                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1338                         btrfs_put_block_group(block_group);
1339                         continue;
1340                 }
1341                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1342
1343                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1344
1345                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1346                 down_write(&space_info->groups_sem);
1347
1348                 /*
1349                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1350                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1351                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1352                  */
1353                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1354                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1355                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1356                         up_write(&space_info->groups_sem);
1357                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1358                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1359                                                  block_group);
1360                         goto next;
1361                 }
1362
1363                 spin_lock(&block_group->lock);
1364                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1365                     block_group->used || block_group->ro ||
1366                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1367                         /*
1368                          * We want to bail if we made new allocations or have
1369                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1370                          * the ro check in case balance is currently acting on
1371                          * this block group.
1372                          */
1373                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1374                         spin_unlock(&block_group->lock);
1375                         up_write(&space_info->groups_sem);
1376                         goto next;
1377                 }
1378                 spin_unlock(&block_group->lock);
1379
1380                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1381                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1382                 up_write(&space_info->groups_sem);
1383                 if (ret < 0) {
1384                         ret = 0;
1385                         goto next;
1386                 }
1387
1388                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1389                 if (ret < 0) {
1390                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1391                         if (ret == -EAGAIN)
1392                                 ret = 0;
1393                         goto next;
1394                 }
1395
1396                 /*
1397                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1398                  * properly if we fail to join the transaction.
1399                  */
1400                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1401                                                      block_group->start);
1402                 if (IS_ERR(trans)) {
1403                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1404                         ret = PTR_ERR(trans);
1405                         goto next;
1406                 }
1407
1408                 /*
1409                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1410                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1411                  */
1412                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1413                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1414                         goto end_trans;
1415                 }
1416
1417                 /*
1418                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1419                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1420                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1421                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1422                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1423                  */
1424                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1425                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1426                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1427                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1428                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1429                                                  block_group);
1430                         goto end_trans;
1431                 }
1432                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1433
1434                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1435                 spin_lock(&space_info->lock);
1436                 spin_lock(&block_group->lock);
1437
1438                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1439                                                      -block_group->pinned);
1440                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1441                 block_group->pinned = 0;
1442
1443                 spin_unlock(&block_group->lock);
1444                 spin_unlock(&space_info->lock);
1445
1446                 /*
1447                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1448                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1449                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1450                  * before coming down the unused block group path as trimming
1451                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1452                  */
1453                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1454                         goto flip_async;
1455
1456                 /*
1457                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1458                  * need to reset sequential-required zones.
1459                  */
1460                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1461                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1462
1463                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1464                 if (trimming)
1465                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1466
1467                 /*
1468                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1469                  * horribly wrong.
1470                  */
1471                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1472
1473                 if (ret) {
1474                         if (trimming)
1475                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1476                         goto end_trans;
1477                 }
1478
1479                 /*
1480                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1481                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1482                  * until transaction commit to do the actual discard.
1483                  */
1484                 if (trimming) {
1485                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1486                         /*
1487                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1488                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1489                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1490                          */
1491                         list_move(&block_group->bg_list,
1492                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1493                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1494                         btrfs_get_block_group(block_group);
1495                 }
1496 end_trans:
1497                 btrfs_end_transaction(trans);
1498 next:
1499                 btrfs_put_block_group(block_group);
1500                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1501         }
1502         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1503         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1504         return;
1505
1506 flip_async:
1507         btrfs_end_transaction(trans);
1508         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1509         btrfs_put_block_group(block_group);
1510         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1511 }
1512
1513 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1514 {
1515         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1516
1517         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1518         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1519                 btrfs_get_block_group(bg);
1520                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1521                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1522         }
1523         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1528  * of the list, so they will get reclaimed first.
1529  */
1530 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1531                            const struct list_head *b)
1532 {
1533         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1534
1535         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1536         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1537
1538         return bg1->used > bg2->used;
1539 }
1540
1541 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1542 {
1543         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1544                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1545         return true;
1546 }
1547
1548 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1549 {
1550         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1551                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1552         struct btrfs_block_group *bg;
1553         struct btrfs_space_info *space_info;
1554
1555         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1556                 return;
1557
1558         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1559                 return;
1560
1561         sb_start_write(fs_info->sb);
1562
1563         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1564                 sb_end_write(fs_info->sb);
1565                 return;
1566         }
1567
1568         /*
1569          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1570          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1571          */
1572         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1573                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1574                 sb_end_write(fs_info->sb);
1575                 return;
1576         }
1577
1578         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1579         /*
1580          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1581          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1582          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1583          */
1584         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1585         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1586                 u64 zone_unusable;
1587                 int ret = 0;
1588
1589                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1590                                       struct btrfs_block_group,
1591                                       bg_list);
1592                 list_del_init(&bg->bg_list);
1593
1594                 space_info = bg->space_info;
1595                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1596
1597                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1598                 down_write(&space_info->groups_sem);
1599
1600                 spin_lock(&bg->lock);
1601                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1602                         /*
1603                          * We want to bail if we made new allocations or have
1604                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1605                          * the ro check in case balance is currently acting on
1606                          * this block group.
1607                          */
1608                         spin_unlock(&bg->lock);
1609                         up_write(&space_info->groups_sem);
1610                         goto next;
1611                 }
1612                 spin_unlock(&bg->lock);
1613
1614                 /* Get out fast, in case we're unmounting the filesystem */
1615                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
1616                         up_write(&space_info->groups_sem);
1617                         goto next;
1618                 }
1619
1620                 /*
1621                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1622                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1623                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1624                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1625                  */
1626                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1627                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1628                 up_write(&space_info->groups_sem);
1629                 if (ret < 0)
1630                         goto next;
1631
1632                 btrfs_info(fs_info,
1633                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1634                                 bg->start, div_u64(bg->used * 100, bg->length),
1635                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1636                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1637                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1638                 if (ret)
1639                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1640                                   bg->start);
1641
1642 next:
1643                 btrfs_put_block_group(bg);
1644                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1645         }
1646         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1647         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1648         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1649         sb_end_write(fs_info->sb);
1650 }
1651
1652 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1653 {
1654         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1655         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1656                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1657         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1658 }
1659
1660 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1661 {
1662         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1663
1664         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1665         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1666                 btrfs_get_block_group(bg);
1667                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1668                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1669         }
1670         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1671 }
1672
1673 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1674                            struct btrfs_path *path)
1675 {
1676         struct extent_map_tree *em_tree;
1677         struct extent_map *em;
1678         struct btrfs_block_group_item bg;
1679         struct extent_buffer *leaf;
1680         int slot;
1681         u64 flags;
1682         int ret = 0;
1683
1684         slot = path->slots[0];
1685         leaf = path->nodes[0];
1686
1687         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1688         read_lock(&em_tree->lock);
1689         em = lookup_extent_mapping(em_tree, key->objectid, key->offset);
1690         read_unlock(&em_tree->lock);
1691         if (!em) {
1692                 btrfs_err(fs_info,
1693                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1694                           key->objectid, key->offset);
1695                 return -ENOENT;
1696         }
1697
1698         if (em->start != key->objectid || em->len != key->offset) {
1699                 btrfs_err(fs_info,
1700                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1701                         key->objectid, key->offset, em->start, em->len);
1702                 ret = -EUCLEAN;
1703                 goto out_free_em;
1704         }
1705
1706         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1707                            sizeof(bg));
1708         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1709                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1710
1711         if (flags != (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1712                 btrfs_err(fs_info,
1713 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1714                           key->objectid, key->offset, flags,
1715                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & em->map_lookup->type));
1716                 ret = -EUCLEAN;
1717         }
1718
1719 out_free_em:
1720         free_extent_map(em);
1721         return ret;
1722 }
1723
1724 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1725                                   struct btrfs_path *path,
1726                                   struct btrfs_key *key)
1727 {
1728         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1729         int ret;
1730         struct btrfs_key found_key;
1731
1732         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
1733                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1734                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1735                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1736                 }
1737         }
1738         return ret;
1739 }
1740
1741 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1742 {
1743         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1744                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1745
1746         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
1747         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
1748                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
1749         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
1750                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
1751         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
1752                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
1753         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
1754 }
1755
1756 /**
1757  * Map a physical disk address to a list of logical addresses
1758  *
1759  * @fs_info:       the filesystem
1760  * @chunk_start:   logical address of block group
1761  * @bdev:          physical device to resolve, can be NULL to indicate any device
1762  * @physical:      physical address to map to logical addresses
1763  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
1764  * @naddrs:        length of @logical
1765  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
1766  *
1767  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
1768  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
1769  * block copies.
1770  */
1771 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
1772                      struct block_device *bdev, u64 physical, u64 **logical,
1773                      int *naddrs, int *stripe_len)
1774 {
1775         struct extent_map *em;
1776         struct map_lookup *map;
1777         u64 *buf;
1778         u64 bytenr;
1779         u64 data_stripe_length;
1780         u64 io_stripe_size;
1781         int i, nr = 0;
1782         int ret = 0;
1783
1784         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
1785         if (IS_ERR(em))
1786                 return -EIO;
1787
1788         map = em->map_lookup;
1789         data_stripe_length = em->orig_block_len;
1790         io_stripe_size = map->stripe_len;
1791         chunk_start = em->start;
1792
1793         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
1794         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
1795                 io_stripe_size = map->stripe_len * nr_data_stripes(map);
1796
1797         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
1798         if (!buf) {
1799                 ret = -ENOMEM;
1800                 goto out;
1801         }
1802
1803         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
1804                 bool already_inserted = false;
1805                 u64 stripe_nr;
1806                 u64 offset;
1807                 int j;
1808
1809                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
1810                               data_stripe_length))
1811                         continue;
1812
1813                 if (bdev && map->stripes[i].dev->bdev != bdev)
1814                         continue;
1815
1816                 stripe_nr = physical - map->stripes[i].physical;
1817                 stripe_nr = div64_u64_rem(stripe_nr, map->stripe_len, &offset);
1818
1819                 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10) {
1820                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1821                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr, map->sub_stripes);
1822                 } else if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0) {
1823                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1824                 }
1825                 /*
1826                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
1827                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
1828                  * instead of map->stripe_len
1829                  */
1830
1831                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
1832
1833                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
1834                 for (j = 0; j < nr; j++) {
1835                         if (buf[j] == bytenr) {
1836                                 already_inserted = true;
1837                                 break;
1838                         }
1839                 }
1840
1841                 if (!already_inserted)
1842                         buf[nr++] = bytenr;
1843         }
1844
1845         *logical = buf;
1846         *naddrs = nr;
1847         *stripe_len = io_stripe_size;
1848 out:
1849         free_extent_map(em);
1850         return ret;
1851 }
1852
1853 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
1854 {
1855         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
1856         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
1857         u64 bytenr;
1858         u64 *logical;
1859         int stripe_len;
1860         int i, nr, ret;
1861
1862         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
1863                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
1864                 cache->bytes_super += stripe_len;
1865                 ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, cache->start,
1866                                                 stripe_len);
1867                 if (ret)
1868                         return ret;
1869         }
1870
1871         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
1872                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
1873                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start, NULL,
1874                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
1875                 if (ret)
1876                         return ret;
1877
1878                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
1879                 if (zoned && nr) {
1880                         btrfs_err(fs_info,
1881                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
1882                                   cache->start);
1883                         return -EUCLEAN;
1884                 }
1885
1886                 while (nr--) {
1887                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
1888                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
1889
1890                         cache->bytes_super += len;
1891                         ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, logical[nr],
1892                                                         len);
1893                         if (ret) {
1894                                 kfree(logical);
1895                                 return ret;
1896                         }
1897                 }
1898
1899                 kfree(logical);
1900         }
1901         return 0;
1902 }
1903
1904 static void link_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
1905 {
1906         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
1907         int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(cache->flags);
1908
1909         down_write(&space_info->groups_sem);
1910         list_add_tail(&cache->list, &space_info->block_groups[index]);
1911         up_write(&space_info->groups_sem);
1912 }
1913
1914 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
1915                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
1916 {
1917         struct btrfs_block_group *cache;
1918
1919         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
1920         if (!cache)
1921                 return NULL;
1922
1923         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
1924                                         GFP_NOFS);
1925         if (!cache->free_space_ctl) {
1926                 kfree(cache);
1927                 return NULL;
1928         }
1929
1930         cache->start = start;
1931
1932         cache->fs_info = fs_info;
1933         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
1934
1935         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
1936
1937         refcount_set(&cache->refs, 1);
1938         spin_lock_init(&cache->lock);
1939         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
1940         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
1941         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
1942         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
1943         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
1944         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
1945         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
1946         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
1947         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
1948         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
1949         atomic_set(&cache->frozen, 0);
1950         mutex_init(&cache->free_space_lock);
1951         btrfs_init_full_stripe_locks_tree(&cache->full_stripe_locks_root);
1952
1953         return cache;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
1958  * group
1959  */
1960 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1961 {
1962         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
1963         struct extent_map *em;
1964         struct btrfs_block_group *bg;
1965         u64 start = 0;
1966         int ret = 0;
1967
1968         while (1) {
1969                 read_lock(&map_tree->lock);
1970                 /*
1971                  * lookup_extent_mapping will return the first extent map
1972                  * intersecting the range, so setting @len to 1 is enough to
1973                  * get the first chunk.
1974                  */
1975                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, start, 1);
1976                 read_unlock(&map_tree->lock);
1977                 if (!em)
1978                         break;
1979
1980                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, em->start);
1981                 if (!bg) {
1982                         btrfs_err(fs_info,
1983         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
1984                                      em->start, em->len);
1985                         ret = -EUCLEAN;
1986                         free_extent_map(em);
1987                         break;
1988                 }
1989                 if (bg->start != em->start || bg->length != em->len ||
1990                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
1991                     (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1992                         btrfs_err(fs_info,
1993 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
1994                                 em->start, em->len,
1995                                 em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
1996                                 bg->start, bg->length,
1997                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
1998                         ret = -EUCLEAN;
1999                         free_extent_map(em);
2000                         btrfs_put_block_group(bg);
2001                         break;
2002                 }
2003                 start = em->start + em->len;
2004                 free_extent_map(em);
2005                 btrfs_put_block_group(bg);
2006         }
2007         return ret;
2008 }
2009
2010 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
2011                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
2012                                 const struct btrfs_key *key,
2013                                 int need_clear)
2014 {
2015         struct btrfs_block_group *cache;
2016         struct btrfs_space_info *space_info;
2017         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
2018         int ret;
2019
2020         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
2021
2022         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
2023         if (!cache)
2024                 return -ENOMEM;
2025
2026         cache->length = key->offset;
2027         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2028         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2029         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2030
2031         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2032
2033         if (need_clear) {
2034                 /*
2035                  * When we mount with old space cache, we need to
2036                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2037                  *
2038                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2039                  *    truncate the old free space cache inode and
2040                  *    setup a new one.
2041                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2042                  *    the new space cache info onto disk.
2043                  */
2044                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2045                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2046         }
2047         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2048             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2049                         btrfs_err(info,
2050 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2051                                   cache->start);
2052                         ret = -EINVAL;
2053                         goto error;
2054         }
2055
2056         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2057         if (ret) {
2058                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2059                           cache->start);
2060                 goto error;
2061         }
2062
2063         /*
2064          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2065          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2066          * than we actually do.
2067          */
2068         ret = exclude_super_stripes(cache);
2069         if (ret) {
2070                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2071                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2072                 goto error;
2073         }
2074
2075         /*
2076          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2077          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2078          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2079          * zone_unusable space.
2080          *
2081          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2082          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2083          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2084          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2085          * in the full case.
2086          */
2087         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2088                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2089                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2090                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2091         } else if (cache->length == cache->used) {
2092                 cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2093                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2094                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2095         } else if (cache->used == 0) {
2096                 cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2097                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2098                 add_new_free_space(cache, cache->start,
2099                                    cache->start + cache->length);
2100                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2101         }
2102
2103         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2104         if (ret) {
2105                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2106                 goto error;
2107         }
2108         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2109         btrfs_update_space_info(info, cache->flags, cache->length,
2110                                 cache->used, cache->bytes_super,
2111                                 cache->zone_unusable, &space_info);
2112
2113         cache->space_info = space_info;
2114
2115         link_block_group(cache);
2116
2117         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2118         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2119                 if (cache->used == 0) {
2120                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2121                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2122                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2123                         else
2124                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2125                 }
2126         } else {
2127                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2128         }
2129
2130         return 0;
2131 error:
2132         btrfs_put_block_group(cache);
2133         return ret;
2134 }
2135
2136 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2137 {
2138         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
2139         struct btrfs_space_info *space_info;
2140         struct rb_node *node;
2141         int ret = 0;
2142
2143         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
2144                 struct extent_map *em;
2145                 struct map_lookup *map;
2146                 struct btrfs_block_group *bg;
2147
2148                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
2149                 map = em->map_lookup;
2150                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, em->start);
2151                 if (!bg) {
2152                         ret = -ENOMEM;
2153                         break;
2154                 }
2155
2156                 /* Fill dummy cache as FULL */
2157                 bg->length = em->len;
2158                 bg->flags = map->type;
2159                 bg->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2160                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2161                 bg->used = em->len;
2162                 bg->flags = map->type;
2163                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2164                 /*
2165                  * We may have some valid block group cache added already, in
2166                  * that case we skip to the next one.
2167                  */
2168                 if (ret == -EEXIST) {
2169                         ret = 0;
2170                         btrfs_put_block_group(bg);
2171                         continue;
2172                 }
2173
2174                 if (ret) {
2175                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2176                         btrfs_put_block_group(bg);
2177                         break;
2178                 }
2179
2180                 btrfs_update_space_info(fs_info, bg->flags, em->len, em->len,
2181                                         0, 0, &space_info);
2182                 bg->space_info = space_info;
2183                 link_block_group(bg);
2184
2185                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2186         }
2187         if (!ret)
2188                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2189         return ret;
2190 }
2191
2192 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2193 {
2194         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2195         struct btrfs_path *path;
2196         int ret;
2197         struct btrfs_block_group *cache;
2198         struct btrfs_space_info *space_info;
2199         struct btrfs_key key;
2200         int need_clear = 0;
2201         u64 cache_gen;
2202
2203         if (!root)
2204                 return fill_dummy_bgs(info);
2205
2206         key.objectid = 0;
2207         key.offset = 0;
2208         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2209         path = btrfs_alloc_path();
2210         if (!path)
2211                 return -ENOMEM;
2212
2213         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2214         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2215             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2216                 need_clear = 1;
2217         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2218                 need_clear = 1;
2219
2220         while (1) {
2221                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2222                 struct extent_buffer *leaf;
2223                 int slot;
2224
2225                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2226                 if (ret > 0)
2227                         break;
2228                 if (ret != 0)
2229                         goto error;
2230
2231                 leaf = path->nodes[0];
2232                 slot = path->slots[0];
2233
2234                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2235                                    sizeof(bgi));
2236
2237                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2238                 btrfs_release_path(path);
2239                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2240                 if (ret < 0)
2241                         goto error;
2242                 key.objectid += key.offset;
2243                 key.offset = 0;
2244         }
2245         btrfs_release_path(path);
2246
2247         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2248                 int i;
2249
2250                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2251                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2252                                 continue;
2253                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2254                                                  struct btrfs_block_group,
2255                                                  list);
2256                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2257                 }
2258
2259                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2260                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2261                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2262                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2263                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2264                         continue;
2265                 /*
2266                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2267                  * mirrored block groups.
2268                  */
2269                 list_for_each_entry(cache,
2270                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2271                                 list)
2272                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2273                 list_for_each_entry(cache,
2274                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2275                                 list)
2276                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2277         }
2278
2279         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2280         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2281 error:
2282         btrfs_free_path(path);
2283         /*
2284          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2285          * rescue=ibadroots mount option.
2286          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2287          * continue to mount and grab their data.
2288          */
2289         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2290                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2291         return ret;
2292 }
2293
2294 /*
2295  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2296  * allocation.
2297  *
2298  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2299  * phases.
2300  */
2301 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2302                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2303 {
2304         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2305         struct btrfs_block_group_item bgi;
2306         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2307         struct btrfs_key key;
2308
2309         spin_lock(&block_group->lock);
2310         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2311         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2312                                                    block_group->global_root_id);
2313         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2314         key.objectid = block_group->start;
2315         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2316         key.offset = block_group->length;
2317         spin_unlock(&block_group->lock);
2318
2319         return btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2320 }
2321
2322 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2323                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2324                             u64 start, u64 num_bytes)
2325 {
2326         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2327         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2328         struct btrfs_path *path;
2329         struct btrfs_dev_extent *extent;
2330         struct extent_buffer *leaf;
2331         struct btrfs_key key;
2332         int ret;
2333
2334         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2335         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2336         path = btrfs_alloc_path();
2337         if (!path)
2338                 return -ENOMEM;
2339
2340         key.objectid = device->devid;
2341         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2342         key.offset = start;
2343         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2344         if (ret)
2345                 goto out;
2346
2347         leaf = path->nodes[0];
2348         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2349         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2350         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2351                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2352         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2353
2354         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2355         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2356 out:
2357         btrfs_free_path(path);
2358         return ret;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * This function belongs to phase 2.
2363  *
2364  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2365  * phases.
2366  */
2367 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2368                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2369 {
2370         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2371         struct btrfs_device *device;
2372         struct extent_map *em;
2373         struct map_lookup *map;
2374         u64 dev_offset;
2375         u64 stripe_size;
2376         int i;
2377         int ret = 0;
2378
2379         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2380         if (IS_ERR(em))
2381                 return PTR_ERR(em);
2382
2383         map = em->map_lookup;
2384         stripe_size = em->orig_block_len;
2385
2386         /*
2387          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2388          * a device replace operation that replaces the device object associated
2389          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2390          * at any time during that final phase of the device replace operation
2391          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2392          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2393          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2394          */
2395         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2396         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2397                 device = map->stripes[i].dev;
2398                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2399
2400                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2401                                        stripe_size);
2402                 if (ret)
2403                         break;
2404         }
2405         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2406
2407         free_extent_map(em);
2408         return ret;
2409 }
2410
2411 /*
2412  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2413  * chunk allocation.
2414  *
2415  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2416  * phases.
2417  */
2418 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2419 {
2420         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2421         struct btrfs_block_group *block_group;
2422         int ret = 0;
2423
2424         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2425                 int index;
2426
2427                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2428                                                struct btrfs_block_group,
2429                                                bg_list);
2430                 if (ret)
2431                         goto next;
2432
2433                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2434
2435                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2436                 if (ret)
2437                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2438                 if (!block_group->chunk_item_inserted) {
2439                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2440                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2441                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2442                         if (ret)
2443                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2444                 }
2445                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2446                                          block_group->length);
2447                 if (ret)
2448                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2449                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2450
2451                 /*
2452                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2453                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2454                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2455                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2456                  */
2457                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2458                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2459
2460                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2461 next:
2462                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
2463                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2464         }
2465         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2466 }
2467
2468 /*
2469  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2470  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2471  */
2472 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2473 {
2474         u64 div = SZ_1G;
2475         u64 index;
2476
2477         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2478                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2479
2480         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2481         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2482                 div = SZ_128M;
2483
2484         offset = div64_u64(offset, div);
2485         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2486         return index;
2487 }
2488
2489 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2490                                                  u64 bytes_used, u64 type,
2491                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2492 {
2493         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2494         struct btrfs_block_group *cache;
2495         int ret;
2496
2497         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2498
2499         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2500         if (!cache)
2501                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2502
2503         cache->length = size;
2504         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2505         cache->used = bytes_used;
2506         cache->flags = type;
2507         cache->last_byte_to_unpin = (u64)-1;
2508         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2509         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2510
2511         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2512                 cache->needs_free_space = 1;
2513
2514         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2515         if (ret) {
2516                 btrfs_put_block_group(cache);
2517                 return ERR_PTR(ret);
2518         }
2519
2520         ret = exclude_super_stripes(cache);
2521         if (ret) {
2522                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2523                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2524                 btrfs_put_block_group(cache);
2525                 return ERR_PTR(ret);
2526         }
2527
2528         add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size);
2529
2530         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2531
2532 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2533         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2534                 u64 new_bytes_used = size - bytes_used;
2535
2536                 bytes_used += new_bytes_used >> 1;
2537                 fragment_free_space(cache);
2538         }
2539 #endif
2540         /*
2541          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2542          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2543          * with its ->space_info set.
2544          */
2545         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2546         ASSERT(cache->space_info);
2547
2548         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2549         if (ret) {
2550                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2551                 btrfs_put_block_group(cache);
2552                 return ERR_PTR(ret);
2553         }
2554
2555         /*
2556          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2557          * the rbtree, update the space info's counters.
2558          */
2559         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2560         btrfs_update_space_info(fs_info, cache->flags, size, bytes_used,
2561                                 cache->bytes_super, cache->zone_unusable,
2562                                 &cache->space_info);
2563         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2564
2565         link_block_group(cache);
2566
2567         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2568         trans->delayed_ref_updates++;
2569         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
2570
2571         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2572         return cache;
2573 }
2574
2575 /*
2576  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2577  * group.
2578  *
2579  * @cache:              the destination block group
2580  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2581  *                      ensure we still have some free space after marking this
2582  *                      block group RO.
2583  */
2584 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2585                              bool do_chunk_alloc)
2586 {
2587         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2588         struct btrfs_trans_handle *trans;
2589         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2590         u64 alloc_flags;
2591         int ret;
2592         bool dirty_bg_running;
2593
2594         /*
2595          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2596          * mount.
2597          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2598          * Thus here we skip all chunk allocations.
2599          */
2600         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2601                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2602                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2603                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2604                 return ret;
2605         }
2606
2607         do {
2608                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2609                 if (IS_ERR(trans))
2610                         return PTR_ERR(trans);
2611
2612                 dirty_bg_running = false;
2613
2614                 /*
2615                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2616                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2617                  * back off and let this transaction commit.
2618                  */
2619                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2620                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2621                         u64 transid = trans->transid;
2622
2623                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2624                         btrfs_end_transaction(trans);
2625
2626                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2627                         if (ret)
2628                                 return ret;
2629                         dirty_bg_running = true;
2630                 }
2631         } while (dirty_bg_running);
2632
2633         if (do_chunk_alloc) {
2634                 /*
2635                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2636                  * corresponding block group with the new raid level.
2637                  */
2638                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2639                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2640                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2641                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2642                         /*
2643                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2644                          * already allocated at the new raid level to carry on
2645                          */
2646                         if (ret == -ENOSPC)
2647                                 ret = 0;
2648                         if (ret < 0)
2649                                 goto out;
2650                 }
2651         }
2652
2653         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2654         if (!do_chunk_alloc || ret == -ETXTBSY)
2655                 goto unlock_out;
2656         if (!ret)
2657                 goto out;
2658         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2659         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2660         if (ret < 0)
2661                 goto out;
2662         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2663         if (ret == -ETXTBSY)
2664                 goto unlock_out;
2665 out:
2666         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2667                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2668                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2669                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2670                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2671         }
2672 unlock_out:
2673         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2674
2675         btrfs_end_transaction(trans);
2676         return ret;
2677 }
2678
2679 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2680 {
2681         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2682         u64 num_bytes;
2683
2684         BUG_ON(!cache->ro);
2685
2686         spin_lock(&sinfo->lock);
2687         spin_lock(&cache->lock);
2688         if (!--cache->ro) {
2689                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2690                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2691                         cache->zone_unusable =
2692                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2693                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2694                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2695                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2696                 }
2697                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2698                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2699                             cache->zone_unusable - cache->used;
2700                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2701                 list_del_init(&cache->ro_list);
2702         }
2703         spin_unlock(&cache->lock);
2704         spin_unlock(&sinfo->lock);
2705 }
2706
2707 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2708                                    struct btrfs_path *path,
2709                                    struct btrfs_block_group *cache)
2710 {
2711         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2712         int ret;
2713         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2714         unsigned long bi;
2715         struct extent_buffer *leaf;
2716         struct btrfs_block_group_item bgi;
2717         struct btrfs_key key;
2718
2719         key.objectid = cache->start;
2720         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2721         key.offset = cache->length;
2722
2723         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2724         if (ret) {
2725                 if (ret > 0)
2726                         ret = -ENOENT;
2727                 goto fail;
2728         }
2729
2730         leaf = path->nodes[0];
2731         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2732         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, cache->used);
2733         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2734                                                    cache->global_root_id);
2735         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
2736         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
2737         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2738 fail:
2739         btrfs_release_path(path);
2740         return ret;
2741
2742 }
2743
2744 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
2745                             struct btrfs_trans_handle *trans,
2746                             struct btrfs_path *path)
2747 {
2748         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
2749         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
2750         struct inode *inode = NULL;
2751         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2752         u64 alloc_hint = 0;
2753         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
2754         u64 cache_size = 0;
2755         int retries = 0;
2756         int ret = 0;
2757
2758         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2759                 return 0;
2760
2761         /*
2762          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
2763          * block group.
2764          */
2765         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
2766                 spin_lock(&block_group->lock);
2767                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
2768                 spin_unlock(&block_group->lock);
2769                 return 0;
2770         }
2771
2772         if (TRANS_ABORTED(trans))
2773                 return 0;
2774 again:
2775         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
2776         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
2777                 ret = PTR_ERR(inode);
2778                 btrfs_release_path(path);
2779                 goto out;
2780         }
2781
2782         if (IS_ERR(inode)) {
2783                 BUG_ON(retries);
2784                 retries++;
2785
2786                 if (block_group->ro)
2787                         goto out_free;
2788
2789                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
2790                 if (ret)
2791                         goto out_free;
2792                 goto again;
2793         }
2794
2795         /*
2796          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
2797          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
2798          * time.
2799          */
2800         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
2801         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
2802         if (ret) {
2803                 /*
2804                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
2805                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
2806                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
2807                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
2808                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
2809                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
2810                  * transaction, this only happens in really bad situations
2811                  * anyway.
2812                  */
2813                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2814                 goto out_put;
2815         }
2816         WARN_ON(ret);
2817
2818         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
2819         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
2820             i_size_read(inode)) {
2821                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2822                 goto out_put;
2823         }
2824
2825         if (i_size_read(inode) > 0) {
2826                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
2827                                         &fs_info->global_block_rsv);
2828                 if (ret)
2829                         goto out_put;
2830
2831                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
2832                 if (ret)
2833                         goto out_put;
2834         }
2835
2836         spin_lock(&block_group->lock);
2837         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
2838             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
2839                 /*
2840                  * don't bother trying to write stuff out _if_
2841                  * a) we're not cached,
2842                  * b) we're with nospace_cache mount option,
2843                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
2844                  */
2845                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
2846                 spin_unlock(&block_group->lock);
2847                 goto out_put;
2848         }
2849         spin_unlock(&block_group->lock);
2850
2851         /*
2852          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
2853          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
2854          */
2855         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
2856                 ret = -ENOSPC;
2857                 goto out_put;
2858         }
2859
2860         /*
2861          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
2862          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
2863          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
2864          * cache.
2865          */
2866         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
2867         if (!cache_size)
2868                 cache_size = 1;
2869
2870         cache_size *= 16;
2871         cache_size *= fs_info->sectorsize;
2872
2873         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
2874                                           cache_size);
2875         if (ret)
2876                 goto out_put;
2877
2878         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
2879                                               cache_size, cache_size,
2880                                               &alloc_hint);
2881         /*
2882          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
2883          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
2884          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
2885          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
2886          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
2887          * space the next time around.
2888          */
2889         if (!ret)
2890                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2891         else if (ret == -ENOSPC)
2892                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
2893
2894 out_put:
2895         iput(inode);
2896 out_free:
2897         btrfs_release_path(path);
2898 out:
2899         spin_lock(&block_group->lock);
2900         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
2901                 block_group->cache_generation = trans->transid;
2902         block_group->disk_cache_state = dcs;
2903         spin_unlock(&block_group->lock);
2904
2905         extent_changeset_free(data_reserved);
2906         return ret;
2907 }
2908
2909 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
2910 {
2911         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2912         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
2913         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2914         struct btrfs_path *path;
2915
2916         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
2917             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2918                 return 0;
2919
2920         path = btrfs_alloc_path();
2921         if (!path)
2922                 return -ENOMEM;
2923
2924         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
2925         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
2926                                  dirty_list) {
2927                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
2928                         cache_save_setup(cache, trans, path);
2929         }
2930
2931         btrfs_free_path(path);
2932         return 0;
2933 }
2934
2935 /*
2936  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
2937  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
2938  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
2939  * lot of latency into the commit.
2940  *
2941  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
2942  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
2943  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
2944  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
2945  * join the commit.
2946  */
2947 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2948 {
2949         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2950         struct btrfs_block_group *cache;
2951         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2952         int ret = 0;
2953         int should_put;
2954         struct btrfs_path *path = NULL;
2955         LIST_HEAD(dirty);
2956         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
2957         int loops = 0;
2958
2959         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2960         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
2961                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2962                 return 0;
2963         }
2964         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
2965         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2966
2967 again:
2968         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
2969         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
2970
2971         if (!path) {
2972                 path = btrfs_alloc_path();
2973                 if (!path) {
2974                         ret = -ENOMEM;
2975                         goto out;
2976                 }
2977         }
2978
2979         /*
2980          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
2981          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
2982          * writing out the cache
2983          */
2984         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
2985         while (!list_empty(&dirty)) {
2986                 bool drop_reserve = true;
2987
2988                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
2989                                          dirty_list);
2990                 /*
2991                  * This can happen if something re-dirties a block group that
2992                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
2993                  * it all again
2994                  */
2995                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
2996                         list_del_init(&cache->io_list);
2997                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
2998                         btrfs_put_block_group(cache);
2999                 }
3000
3001
3002                 /*
3003                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
3004                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
3005                  * we wait.
3006                  *
3007                  * Since we're not running in the commit critical section
3008                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
3009                  */
3010                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3011                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3012                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3013
3014                 should_put = 1;
3015
3016                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3017
3018                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3019                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3020                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3021                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3022                                 should_put = 0;
3023
3024                                 /*
3025                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3026                                  * io_list, also refer to the definition of
3027                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3028                                  */
3029                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3030                         } else {
3031                                 /*
3032                                  * If we failed to write the cache, the
3033                                  * generation will be bad and life goes on
3034                                  */
3035                                 ret = 0;
3036                         }
3037                 }
3038                 if (!ret) {
3039                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3040                         /*
3041                          * Our block group might still be attached to the list
3042                          * of new block groups in the transaction handle of some
3043                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3044                          * means its block group item isn't yet in the extent
3045                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3046                          * try again later in the critical section of the
3047                          * transaction commit.
3048                          */
3049                         if (ret == -ENOENT) {
3050                                 ret = 0;
3051                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3052                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3053                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3054                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3055                                         btrfs_get_block_group(cache);
3056                                         drop_reserve = false;
3057                                 }
3058                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3059                         } else if (ret) {
3060                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3061                         }
3062                 }
3063
3064                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3065                 if (should_put)
3066                         btrfs_put_block_group(cache);
3067                 if (drop_reserve)
3068                         btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3069                 /*
3070                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3071                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3072                  * removed.
3073                  */
3074                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3075                 if (ret)
3076                         goto out;
3077                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3078         }
3079         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3080
3081         /*
3082          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3083          * and then loop back (just once)
3084          */
3085         if (!ret)
3086                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3087         if (!ret && loops == 0) {
3088                 loops++;
3089                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3090                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3091                 /*
3092                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3093                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3094                  */
3095                 if (!list_empty(&dirty)) {
3096                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3097                         goto again;
3098                 }
3099                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3100         }
3101 out:
3102         if (ret < 0) {
3103                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3104                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3105                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3106                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3107         }
3108
3109         btrfs_free_path(path);
3110         return ret;
3111 }
3112
3113 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3114 {
3115         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3116         struct btrfs_block_group *cache;
3117         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3118         int ret = 0;
3119         int should_put;
3120         struct btrfs_path *path;
3121         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3122
3123         path = btrfs_alloc_path();
3124         if (!path)
3125                 return -ENOMEM;
3126
3127         /*
3128          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3129          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3130          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3131          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3132          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3133          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3134          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3135          * caches is triggered by an earlier call to
3136          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3137          * loop.
3138          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3139          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3140          * in one shot.
3141          */
3142         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3143         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3144                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3145                                          struct btrfs_block_group,
3146                                          dirty_list);
3147
3148                 /*
3149                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3150                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3151                  * then do it all again
3152                  */
3153                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3154                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3155                         list_del_init(&cache->io_list);
3156                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3157                         btrfs_put_block_group(cache);
3158                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3159                 }
3160
3161                 /*
3162                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3163                  * any pending IO
3164                  */
3165                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3166                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3167                 should_put = 1;
3168
3169                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3170
3171                 if (!ret)
3172                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans,
3173                                                      (unsigned long) -1);
3174
3175                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3176                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3177                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3178                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3179                                 should_put = 0;
3180                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3181                         } else {
3182                                 /*
3183                                  * If we failed to write the cache, the
3184                                  * generation will be bad and life goes on
3185                                  */
3186                                 ret = 0;
3187                         }
3188                 }
3189                 if (!ret) {
3190                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3191                         /*
3192                          * One of the free space endio workers might have
3193                          * created a new block group while updating a free space
3194                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3195                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3196                          * which case the new block group is still attached to
3197                          * its transaction handle and its creation has not
3198                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3199                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3200                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3201                          * very rare case so no need for a more efficient and
3202                          * complex approach.
3203                          */
3204                         if (ret == -ENOENT) {
3205                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3206                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3207                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3208                         }
3209                         if (ret)
3210                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3211                 }
3212
3213                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3214                 if (should_put)
3215                         btrfs_put_block_group(cache);
3216                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3217                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3218         }
3219         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3220
3221         /*
3222          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3223          * to use it without any locking
3224          */
3225         while (!list_empty(io)) {
3226                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3227                                          io_list);
3228                 list_del_init(&cache->io_list);
3229                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3230                 btrfs_put_block_group(cache);
3231         }
3232
3233         btrfs_free_path(path);
3234         return ret;
3235 }
3236
3237 static inline bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg,
3238                                               u64 bytes_freed)
3239 {
3240         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
3241         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
3242         const u64 new_val = bg->used;
3243         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
3244         u64 thresh;
3245
3246         if (reclaim_thresh == 0)
3247                 return false;
3248
3249         thresh = div_factor_fine(bg->length, reclaim_thresh);
3250
3251         /*
3252          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
3253          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
3254          */
3255         if (old_val < thresh)
3256                 return false;
3257         if (new_val >= thresh)
3258                 return false;
3259         return true;
3260 }
3261
3262 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3263                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3264 {
3265         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3266         struct btrfs_block_group *cache = NULL;
3267         u64 total = num_bytes;
3268         u64 old_val;
3269         u64 byte_in_group;
3270         int factor;
3271         int ret = 0;
3272
3273         /* Block accounting for super block */
3274         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3275         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3276         if (alloc)
3277                 old_val += num_bytes;
3278         else
3279                 old_val -= num_bytes;
3280         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3281         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3282
3283         while (total) {
3284                 bool reclaim;
3285
3286                 cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3287                 if (!cache) {
3288                         ret = -ENOENT;
3289                         break;
3290                 }
3291                 factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3292
3293                 /*
3294                  * If this block group has free space cache written out, we
3295                  * need to make sure to load it if we are removing space.  This
3296                  * is because we need the unpinning stage to actually add the
3297                  * space back to the block group, otherwise we will leak space.
3298                  */
3299                 if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3300                         btrfs_cache_block_group(cache, 1);
3301
3302                 byte_in_group = bytenr - cache->start;
3303                 WARN_ON(byte_in_group > cache->length);
3304
3305                 spin_lock(&cache->space_info->lock);
3306                 spin_lock(&cache->lock);
3307
3308                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3309                     cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3310                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3311
3312                 old_val = cache->used;
3313                 num_bytes = min(total, cache->length - byte_in_group);
3314                 if (alloc) {
3315                         old_val += num_bytes;
3316                         cache->used = old_val;
3317                         cache->reserved -= num_bytes;
3318                         cache->space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3319                         cache->space_info->bytes_used += num_bytes;
3320                         cache->space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3321                         spin_unlock(&cache->lock);
3322                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3323                 } else {
3324                         old_val -= num_bytes;
3325                         cache->used = old_val;
3326                         cache->pinned += num_bytes;
3327                         btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info,
3328                                         cache->space_info, num_bytes);
3329                         cache->space_info->bytes_used -= num_bytes;
3330                         cache->space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3331
3332                         reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3333                         spin_unlock(&cache->lock);
3334                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3335
3336                         set_extent_dirty(&trans->transaction->pinned_extents,
3337                                          bytenr, bytenr + num_bytes - 1,
3338                                          GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL);
3339                 }
3340
3341                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3342                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3343                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3344                                       &trans->transaction->dirty_bgs);
3345                         trans->delayed_ref_updates++;
3346                         btrfs_get_block_group(cache);
3347                 }
3348                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3349
3350                 /*
3351                  * No longer have used bytes in this block group, queue it for
3352                  * deletion. We do this after adding the block group to the
3353                  * dirty list to avoid races between cleaner kthread and space
3354                  * cache writeout.
3355                  */
3356                 if (!alloc && old_val == 0) {
3357                         if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3358                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
3359                 } else if (!alloc && reclaim) {
3360                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3361                 }
3362
3363                 btrfs_put_block_group(cache);
3364                 total -= num_bytes;
3365                 bytenr += num_bytes;
3366         }
3367
3368         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3369         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
3370         return ret;
3371 }
3372
3373 /**
3374  * btrfs_add_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3375  * @cache:      The cache we are manipulating
3376  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3377  *              @num_bytes except for the compress path.
3378  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3379  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3380  *
3381  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3382  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3383  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3384  */
3385 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3386                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc)
3387 {
3388         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3389         int ret = 0;
3390
3391         spin_lock(&space_info->lock);
3392         spin_lock(&cache->lock);
3393         if (cache->ro) {
3394                 ret = -EAGAIN;
3395         } else {
3396                 cache->reserved += num_bytes;
3397                 space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3398                 trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3399                                               space_info->flags, num_bytes, 1);
3400                 btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3401                                                       space_info, -ram_bytes);
3402                 if (delalloc)
3403                         cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3404
3405                 /*
3406                  * Compression can use less space than we reserved, so wake
3407                  * tickets if that happens
3408                  */
3409                 if (num_bytes < ram_bytes)
3410                         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3411         }
3412         spin_unlock(&cache->lock);
3413         spin_unlock(&space_info->lock);
3414         return ret;
3415 }
3416
3417 /**
3418  * btrfs_free_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3419  * @cache:      The cache we are manipulating
3420  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3421  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3422  *
3423  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3424  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3425  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3426  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3427  */
3428 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3429                                u64 num_bytes, int delalloc)
3430 {
3431         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3432
3433         spin_lock(&space_info->lock);
3434         spin_lock(&cache->lock);
3435         if (cache->ro)
3436                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3437         cache->reserved -= num_bytes;
3438         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3439         space_info->max_extent_size = 0;
3440
3441         if (delalloc)
3442                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3443         spin_unlock(&cache->lock);
3444
3445         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3446         spin_unlock(&space_info->lock);
3447 }
3448
3449 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3450 {
3451         struct list_head *head = &info->space_info;
3452         struct btrfs_space_info *found;
3453
3454         list_for_each_entry(found, head, list) {
3455                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3456                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3457         }
3458 }
3459
3460 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3461                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3462 {
3463         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3464         u64 thresh;
3465
3466         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3467                 return 1;
3468
3469         /*
3470          * in limited mode, we want to have some free space up to
3471          * about 1% of the FS size.
3472          */
3473         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3474                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3475                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, div_factor_fine(thresh, 1));
3476
3477                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3478                         return 1;
3479         }
3480
3481         if (bytes_used + SZ_2M < div_factor(sinfo->total_bytes, 8))
3482                 return 0;
3483         return 1;
3484 }
3485
3486 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3487 {
3488         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3489
3490         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3491 }
3492
3493 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3494 {
3495         struct btrfs_block_group *bg;
3496         int ret;
3497
3498         /*
3499          * Check if we have enough space in the system space info because we
3500          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3501          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3502          * system block group if needed.
3503          */
3504         check_system_chunk(trans, flags);
3505
3506         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3507         if (IS_ERR(bg)) {
3508                 ret = PTR_ERR(bg);
3509                 goto out;
3510         }
3511
3512         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3513         /*
3514          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3515          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3516          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3517          *
3518          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3519          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3520          *    for extent allocation.
3521          *
3522          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3523          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3524          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3525          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3526          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3527          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3528          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3529          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3530          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3531          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3532          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3533          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3534          *    we were not mounted in degraded mode;
3535          *
3536          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3537          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3538          *    above. However right after we called it, the only system block group
3539          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3540          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3541          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3542          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3543          *
3544          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3545          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3546          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3547          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3548          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3549          *    then adds back the entry to the block group cache).
3550          */
3551         if (ret == -ENOSPC) {
3552                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3553                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3554
3555                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3556                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3557                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3558                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3559                         goto out;
3560                 }
3561
3562                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3563                 if (ret) {
3564                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3565                         goto out;
3566                 }
3567
3568                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3569                 if (ret) {
3570                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3571                         goto out;
3572                 }
3573         } else if (ret) {
3574                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3575                 goto out;
3576         }
3577 out:
3578         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3579
3580         if (ret)
3581                 return ERR_PTR(ret);
3582
3583         btrfs_get_block_group(bg);
3584         return bg;
3585 }
3586
3587 /*
3588  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3589  *
3590  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3591  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3592  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3593  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3594  *
3595  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3596  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3597  *    btree.
3598  *
3599  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3600  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3601  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3602  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3603  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3604  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3605  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3606  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3607  *
3608  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3609  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3610  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3611  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3612  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3613  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3614  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3615  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3616  *
3617  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3618  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3619  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3620  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3621  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3622  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3623  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3624  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3625  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3626  *    the RAID1 filesystem);
3627  *
3628  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3629  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3630  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3631  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3632  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3633  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3634  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3635  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3636  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3637  *    tree extent buffers;
3638  *
3639  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3640  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3641  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3642  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3643  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3644  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3645  *    block group).
3646  *
3647  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3648  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3649  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3650  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3651  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3652  *
3653  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3654  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3655  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3656  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3657  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3658  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3659  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3660  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3661  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3662  *
3663  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3664  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3665  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3666  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3667  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3668  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3669  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3670  * See the comment below for more details.
3671  *
3672  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3673  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3674  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3675  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3676  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3677  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3678  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3679  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3680  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3681  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3682  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3683  *
3684  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3685  *
3686  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3687  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3688  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3689  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3690  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3691  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3692  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3693  */
3694 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3695                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3696 {
3697         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3698         struct btrfs_space_info *space_info;
3699         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3700         bool wait_for_alloc = false;
3701         bool should_alloc = false;
3702         bool from_extent_allocation = false;
3703         int ret = 0;
3704
3705         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
3706                 from_extent_allocation = true;
3707                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3708         }
3709
3710         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
3711         if (trans->allocating_chunk)
3712                 return -ENOSPC;
3713         /*
3714          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
3715          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
3716          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
3717          *
3718          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
3719          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
3720          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
3721          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
3722          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
3723          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
3724          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
3725          * in order to add the chunk item or update a device item.
3726          *
3727          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
3728          * before updating the chunk btree, by calling either
3729          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
3730          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
3731          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
3732          * The task will have to either retry or fail.
3733          */
3734         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3735                 return -ENOSPC;
3736
3737         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
3738         ASSERT(space_info);
3739
3740         do {
3741                 spin_lock(&space_info->lock);
3742                 if (force < space_info->force_alloc)
3743                         force = space_info->force_alloc;
3744                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
3745                 if (space_info->full) {
3746                         /* No more free physical space */
3747                         if (should_alloc)
3748                                 ret = -ENOSPC;
3749                         else
3750                                 ret = 0;
3751                         spin_unlock(&space_info->lock);
3752                         return ret;
3753                 } else if (!should_alloc) {
3754                         spin_unlock(&space_info->lock);
3755                         return 0;
3756                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
3757                         /*
3758                          * Someone is already allocating, so we need to block
3759                          * until this someone is finished and then loop to
3760                          * recheck if we should continue with our allocation
3761                          * attempt.
3762                          */
3763                         wait_for_alloc = true;
3764                         spin_unlock(&space_info->lock);
3765                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3766                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3767                 } else {
3768                         /* Proceed with allocation */
3769                         space_info->chunk_alloc = 1;
3770                         wait_for_alloc = false;
3771                         spin_unlock(&space_info->lock);
3772                 }
3773
3774                 cond_resched();
3775         } while (wait_for_alloc);
3776
3777         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3778         trans->allocating_chunk = true;
3779
3780         /*
3781          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
3782          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
3783          */
3784         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
3785                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
3786
3787         /*
3788          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
3789          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
3790          * FS as well.
3791          */
3792         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
3793                 fs_info->data_chunk_allocations++;
3794                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
3795                       fs_info->metadata_ratio))
3796                         force_metadata_allocation(fs_info);
3797         }
3798
3799         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
3800         trans->allocating_chunk = false;
3801
3802         if (IS_ERR(ret_bg)) {
3803                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
3804         } else if (from_extent_allocation) {
3805                 /*
3806                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
3807                  * it now. Failure is OK for now.
3808                  */
3809                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
3810         }
3811
3812         if (!ret)
3813                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
3814
3815         spin_lock(&space_info->lock);
3816         if (ret < 0) {
3817                 if (ret == -ENOSPC)
3818                         space_info->full = 1;
3819                 else
3820                         goto out;
3821         } else {
3822                 ret = 1;
3823                 space_info->max_extent_size = 0;
3824         }
3825
3826         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3827 out:
3828         space_info->chunk_alloc = 0;
3829         spin_unlock(&space_info->lock);
3830         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3831
3832         return ret;
3833 }
3834
3835 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
3836 {
3837         u64 num_dev;
3838
3839         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
3840         if (!num_dev)
3841                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
3842
3843         return num_dev;
3844 }
3845
3846 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
3847                                 u64 bytes,
3848                                 u64 type)
3849 {
3850         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3851         struct btrfs_space_info *info;
3852         u64 left;
3853         int ret = 0;
3854
3855         /*
3856          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
3857          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
3858          */
3859         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3860
3861         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3862         spin_lock(&info->lock);
3863         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
3864         spin_unlock(&info->lock);
3865
3866         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
3867                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
3868                            left, bytes, type);
3869                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
3870         }
3871
3872         if (left < bytes) {
3873                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3874                 struct btrfs_block_group *bg;
3875
3876                 /*
3877                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
3878                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
3879                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
3880                  * or created in the current transaction for example).
3881                  */
3882                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3883                 if (IS_ERR(bg)) {
3884                         ret = PTR_ERR(bg);
3885                 } else {
3886                         /*
3887                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
3888                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
3889                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
3890                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
3891                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
3892                          * block group we just created was just turned into RO
3893                          * mode by a scrub for example, or a running discard
3894                          * temporarily removed its free space entries, etc.
3895                          */
3896                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3897                 }
3898         }
3899
3900         if (!ret) {
3901                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
3902                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
3903                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
3904                 if (!ret)
3905                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
3906         }
3907 }
3908
3909 /*
3910  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
3911  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
3912  */
3913 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3914 {
3915         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3916         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
3917         u64 bytes;
3918
3919         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
3920         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
3921                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3922
3923         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
3924 }
3925
3926 /*
3927  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
3928  * chunk btree.
3929  *
3930  * @trans:              A transaction handle.
3931  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
3932  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
3933  *                      of an existing item.
3934  *
3935  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
3936  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
3937  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
3938  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
3939  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
3940  *
3941  */
3942 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
3943                                   bool is_item_insertion)
3944 {
3945         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3946         u64 bytes;
3947
3948         if (is_item_insertion)
3949                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3950         else
3951                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
3952
3953         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3954         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3955         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3956 }
3957
3958 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
3959 {
3960         struct btrfs_block_group *block_group;
3961         u64 last = 0;
3962
3963         while (1) {
3964                 struct inode *inode;
3965
3966                 block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, last);
3967                 while (block_group) {
3968                         btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
3969                         spin_lock(&block_group->lock);
3970                         if (block_group->iref)
3971                                 break;
3972                         spin_unlock(&block_group->lock);
3973                         block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
3974                 }
3975                 if (!block_group) {
3976                         if (last == 0)
3977                                 break;
3978                         last = 0;
3979                         continue;
3980                 }
3981
3982                 inode = block_group->inode;
3983                 block_group->iref = 0;
3984                 block_group->inode = NULL;
3985                 spin_unlock(&block_group->lock);
3986                 ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
3987                 iput(inode);
3988                 last = block_group->start + block_group->length;
3989                 btrfs_put_block_group(block_group);
3990         }
3991 }
3992
3993 /*
3994  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
3995  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
3996  * freed the block groups before stopping them.
3997  */
3998 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
3999 {
4000         struct btrfs_block_group *block_group;
4001         struct btrfs_space_info *space_info;
4002         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
4003         struct rb_node *n;
4004
4005         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4006         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
4007                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
4008                                          struct btrfs_caching_control, list);
4009                 list_del(&caching_ctl->list);
4010                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
4011         }
4012         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4013
4014         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
4015         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
4016                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
4017                                                struct btrfs_block_group,
4018                                                bg_list);
4019                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4020                 btrfs_put_block_group(block_group);
4021         }
4022
4023         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
4024                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4025                                                struct btrfs_block_group,
4026                                                bg_list);
4027                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4028                 btrfs_put_block_group(block_group);
4029         }
4030         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4031
4032         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4033         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4034                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4035                                                struct btrfs_block_group,
4036                                                active_bg_list);
4037                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4038                 btrfs_put_block_group(block_group);
4039         }
4040         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4041
4042         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4043         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4044                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4045                                        cache_node);
4046                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4047                                 &info->block_group_cache_tree);
4048                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4049                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4050
4051                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4052                 list_del(&block_group->list);
4053                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4054
4055                 /*
4056                  * We haven't cached this block group, which means we could
4057                  * possibly have excluded extents on this block group.
4058                  */
4059                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4060                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4061                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4062
4063                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4064                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4065                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4066                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4067                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4068                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4069                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4070                 btrfs_put_block_group(block_group);
4071
4072                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4073         }
4074         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4075
4076         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4077
4078         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4079                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4080                                         struct btrfs_space_info,
4081                                         list);
4082
4083                 /*
4084                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4085                  * important and indicates a real bug if this happens.
4086                  */
4087                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4088                             space_info->bytes_may_use > 0))
4089                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4090
4091                 /*
4092                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4093                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4094                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4095                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4096                  * that case.
4097                  */
4098                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4099                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4100                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4101                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4102                 }
4103
4104                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4105                 list_del(&space_info->list);
4106                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4107         }
4108         return 0;
4109 }
4110
4111 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4112 {
4113         atomic_inc(&cache->frozen);
4114 }
4115
4116 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4117 {
4118         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4119         struct extent_map_tree *em_tree;
4120         struct extent_map *em;
4121         bool cleanup;
4122
4123         spin_lock(&block_group->lock);
4124         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4125                    block_group->removed);
4126         spin_unlock(&block_group->lock);
4127
4128         if (cleanup) {
4129                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
4130                 write_lock(&em_tree->lock);
4131                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, block_group->start,
4132                                            1);
4133                 BUG_ON(!em); /* logic error, can't happen */
4134                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
4135                 write_unlock(&em_tree->lock);
4136
4137                 /* once for us and once for the tree */
4138                 free_extent_map(em);
4139                 free_extent_map(em);
4140
4141                 /*
4142                  * We may have left one free space entry and other possible
4143                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4144                  * Free them if any.
4145                  */
4146                 __btrfs_remove_free_space_cache(block_group->free_space_ctl);
4147         }
4148 }
4149
4150 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4151 {
4152         bool ret = true;
4153
4154         spin_lock(&bg->lock);
4155         if (bg->ro)
4156                 ret = false;
4157         else
4158                 bg->swap_extents++;
4159         spin_unlock(&bg->lock);
4160
4161         return ret;
4162 }
4163
4164 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4165 {
4166         spin_lock(&bg->lock);
4167         ASSERT(!bg->ro);
4168         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4169         bg->swap_extents -= amount;
4170         spin_unlock(&bg->lock);
4171 }