Linux 6.7-rc7
[linux-modified.git] / fs / btrfs / btrfs_inode.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #ifndef BTRFS_INODE_H
7 #define BTRFS_INODE_H
8
9 #include <linux/hash.h>
10 #include <linux/refcount.h>
11 #include <linux/fscrypt.h>
12 #include <trace/events/btrfs.h>
13 #include "extent_map.h"
14 #include "extent_io.h"
15 #include "ordered-data.h"
16 #include "delayed-inode.h"
17
18 /*
19  * Since we search a directory based on f_pos (struct dir_context::pos) we have
20  * to start at 2 since '.' and '..' have f_pos of 0 and 1 respectively, so
21  * everybody else has to start at 2 (see btrfs_real_readdir() and dir_emit_dots()).
22  */
23 #define BTRFS_DIR_START_INDEX 2
24
25 /*
26  * ordered_data_close is set by truncate when a file that used
27  * to have good data has been truncated to zero.  When it is set
28  * the btrfs file release call will add this inode to the
29  * ordered operations list so that we make sure to flush out any
30  * new data the application may have written before commit.
31  */
32 enum {
33         BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
34         BTRFS_INODE_DUMMY,
35         BTRFS_INODE_IN_DEFRAG,
36         BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT,
37          /*
38           * Always set under the VFS' inode lock, otherwise it can cause races
39           * during fsync (we start as a fast fsync and then end up in a full
40           * fsync racing with ordered extent completion).
41           */
42         BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
43         BTRFS_INODE_COPY_EVERYTHING,
44         BTRFS_INODE_IN_DELALLOC_LIST,
45         BTRFS_INODE_HAS_PROPS,
46         BTRFS_INODE_SNAPSHOT_FLUSH,
47         /*
48          * Set and used when logging an inode and it serves to signal that an
49          * inode does not have xattrs, so subsequent fsyncs can avoid searching
50          * for xattrs to log. This bit must be cleared whenever a xattr is added
51          * to an inode.
52          */
53         BTRFS_INODE_NO_XATTRS,
54         /*
55          * Set when we are in a context where we need to start a transaction and
56          * have dirty pages with the respective file range locked. This is to
57          * ensure that when reserving space for the transaction, if we are low
58          * on available space and need to flush delalloc, we will not flush
59          * delalloc for this inode, because that could result in a deadlock (on
60          * the file range, inode's io_tree).
61          */
62         BTRFS_INODE_NO_DELALLOC_FLUSH,
63         /*
64          * Set when we are working on enabling verity for a file. Computing and
65          * writing the whole Merkle tree can take a while so we want to prevent
66          * races where two separate tasks attempt to simultaneously start verity
67          * on the same file.
68          */
69         BTRFS_INODE_VERITY_IN_PROGRESS,
70         /* Set when this inode is a free space inode. */
71         BTRFS_INODE_FREE_SPACE_INODE,
72 };
73
74 /* in memory btrfs inode */
75 struct btrfs_inode {
76         /* which subvolume this inode belongs to */
77         struct btrfs_root *root;
78
79         /* key used to find this inode on disk.  This is used by the code
80          * to read in roots of subvolumes
81          */
82         struct btrfs_key location;
83
84         /* Cached value of inode property 'compression'. */
85         u8 prop_compress;
86
87         /*
88          * Force compression on the file using the defrag ioctl, could be
89          * different from prop_compress and takes precedence if set.
90          */
91         u8 defrag_compress;
92
93         /*
94          * Lock for counters and all fields used to determine if the inode is in
95          * the log or not (last_trans, last_sub_trans, last_log_commit,
96          * logged_trans), to access/update delalloc_bytes, new_delalloc_bytes,
97          * defrag_bytes, disk_i_size, outstanding_extents, csum_bytes and to
98          * update the VFS' inode number of bytes used.
99          */
100         spinlock_t lock;
101
102         /* the extent_tree has caches of all the extent mappings to disk */
103         struct extent_map_tree extent_tree;
104
105         /* the io_tree does range state (DIRTY, LOCKED etc) */
106         struct extent_io_tree io_tree;
107
108         /*
109          * Keep track of where the inode has extent items mapped in order to
110          * make sure the i_size adjustments are accurate
111          */
112         struct extent_io_tree file_extent_tree;
113
114         /* held while logging the inode in tree-log.c */
115         struct mutex log_mutex;
116
117         /*
118          * Counters to keep track of the number of extent item's we may use due
119          * to delalloc and such.  outstanding_extents is the number of extent
120          * items we think we'll end up using, and reserved_extents is the number
121          * of extent items we've reserved metadata for. Protected by 'lock'.
122          */
123         unsigned outstanding_extents;
124
125         /* used to order data wrt metadata */
126         spinlock_t ordered_tree_lock;
127         struct rb_root ordered_tree;
128         struct rb_node *ordered_tree_last;
129
130         /* list of all the delalloc inodes in the FS.  There are times we need
131          * to write all the delalloc pages to disk, and this list is used
132          * to walk them all.
133          */
134         struct list_head delalloc_inodes;
135
136         /* node for the red-black tree that links inodes in subvolume root */
137         struct rb_node rb_node;
138
139         unsigned long runtime_flags;
140
141         /* full 64 bit generation number, struct vfs_inode doesn't have a big
142          * enough field for this.
143          */
144         u64 generation;
145
146         /*
147          * ID of the transaction handle that last modified this inode.
148          * Protected by 'lock'.
149          */
150         u64 last_trans;
151
152         /*
153          * ID of the transaction that last logged this inode.
154          * Protected by 'lock'.
155          */
156         u64 logged_trans;
157
158         /*
159          * Log transaction ID when this inode was last modified.
160          * Protected by 'lock'.
161          */
162         int last_sub_trans;
163
164         /* A local copy of root's last_log_commit. Protected by 'lock'. */
165         int last_log_commit;
166
167         union {
168                 /*
169                  * Total number of bytes pending delalloc, used by stat to
170                  * calculate the real block usage of the file. This is used
171                  * only for files. Protected by 'lock'.
172                  */
173                 u64 delalloc_bytes;
174                 /*
175                  * The lowest possible index of the next dir index key which
176                  * points to an inode that needs to be logged.
177                  * This is used only for directories.
178                  * Use the helpers btrfs_get_first_dir_index_to_log() and
179                  * btrfs_set_first_dir_index_to_log() to access this field.
180                  */
181                 u64 first_dir_index_to_log;
182         };
183
184         union {
185                 /*
186                  * Total number of bytes pending delalloc that fall within a file
187                  * range that is either a hole or beyond EOF (and no prealloc extent
188                  * exists in the range). This is always <= delalloc_bytes and this
189                  * is used only for files. Protected by 'lock'.
190                  */
191                 u64 new_delalloc_bytes;
192                 /*
193                  * The offset of the last dir index key that was logged.
194                  * This is used only for directories.
195                  */
196                 u64 last_dir_index_offset;
197         };
198
199         /*
200          * Total number of bytes pending defrag, used by stat to check whether
201          * it needs COW. Protected by 'lock'.
202          */
203         u64 defrag_bytes;
204
205         /*
206          * The size of the file stored in the metadata on disk.  data=ordered
207          * means the in-memory i_size might be larger than the size on disk
208          * because not all the blocks are written yet. Protected by 'lock'.
209          */
210         u64 disk_i_size;
211
212         /*
213          * If this is a directory then index_cnt is the counter for the index
214          * number for new files that are created. For an empty directory, this
215          * must be initialized to BTRFS_DIR_START_INDEX.
216          */
217         u64 index_cnt;
218
219         /* Cache the directory index number to speed the dir/file remove */
220         u64 dir_index;
221
222         /* the fsync log has some corner cases that mean we have to check
223          * directories to see if any unlinks have been done before
224          * the directory was logged.  See tree-log.c for all the
225          * details
226          */
227         u64 last_unlink_trans;
228
229         /*
230          * The id/generation of the last transaction where this inode was
231          * either the source or the destination of a clone/dedupe operation.
232          * Used when logging an inode to know if there are shared extents that
233          * need special care when logging checksum items, to avoid duplicate
234          * checksum items in a log (which can lead to a corruption where we end
235          * up with missing checksum ranges after log replay).
236          * Protected by the vfs inode lock.
237          */
238         u64 last_reflink_trans;
239
240         /*
241          * Number of bytes outstanding that are going to need csums.  This is
242          * used in ENOSPC accounting. Protected by 'lock'.
243          */
244         u64 csum_bytes;
245
246         /* Backwards incompatible flags, lower half of inode_item::flags  */
247         u32 flags;
248         /* Read-only compatibility flags, upper half of inode_item::flags */
249         u32 ro_flags;
250
251         struct btrfs_block_rsv block_rsv;
252
253         struct btrfs_delayed_node *delayed_node;
254
255         /* File creation time. */
256         u64 i_otime_sec;
257         u32 i_otime_nsec;
258
259         /* Hook into fs_info->delayed_iputs */
260         struct list_head delayed_iput;
261
262         struct rw_semaphore i_mmap_lock;
263         struct inode vfs_inode;
264 };
265
266 static inline u64 btrfs_get_first_dir_index_to_log(const struct btrfs_inode *inode)
267 {
268         return READ_ONCE(inode->first_dir_index_to_log);
269 }
270
271 static inline void btrfs_set_first_dir_index_to_log(struct btrfs_inode *inode,
272                                                     u64 index)
273 {
274         WRITE_ONCE(inode->first_dir_index_to_log, index);
275 }
276
277 static inline struct btrfs_inode *BTRFS_I(const struct inode *inode)
278 {
279         return container_of(inode, struct btrfs_inode, vfs_inode);
280 }
281
282 static inline unsigned long btrfs_inode_hash(u64 objectid,
283                                              const struct btrfs_root *root)
284 {
285         u64 h = objectid ^ (root->root_key.objectid * GOLDEN_RATIO_PRIME);
286
287 #if BITS_PER_LONG == 32
288         h = (h >> 32) ^ (h & 0xffffffff);
289 #endif
290
291         return (unsigned long)h;
292 }
293
294 #if BITS_PER_LONG == 32
295
296 /*
297  * On 32 bit systems the i_ino of struct inode is 32 bits (unsigned long), so
298  * we use the inode's location objectid which is a u64 to avoid truncation.
299  */
300 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
301 {
302         u64 ino = inode->location.objectid;
303
304         /* type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY: subvol dir */
305         if (inode->location.type == BTRFS_ROOT_ITEM_KEY)
306                 ino = inode->vfs_inode.i_ino;
307         return ino;
308 }
309
310 #else
311
312 static inline u64 btrfs_ino(const struct btrfs_inode *inode)
313 {
314         return inode->vfs_inode.i_ino;
315 }
316
317 #endif
318
319 static inline void btrfs_i_size_write(struct btrfs_inode *inode, u64 size)
320 {
321         i_size_write(&inode->vfs_inode, size);
322         inode->disk_i_size = size;
323 }
324
325 static inline bool btrfs_is_free_space_inode(struct btrfs_inode *inode)
326 {
327         return test_bit(BTRFS_INODE_FREE_SPACE_INODE, &inode->runtime_flags);
328 }
329
330 static inline bool is_data_inode(struct inode *inode)
331 {
332         return btrfs_ino(BTRFS_I(inode)) != BTRFS_BTREE_INODE_OBJECTID;
333 }
334
335 static inline void btrfs_mod_outstanding_extents(struct btrfs_inode *inode,
336                                                  int mod)
337 {
338         lockdep_assert_held(&inode->lock);
339         inode->outstanding_extents += mod;
340         if (btrfs_is_free_space_inode(inode))
341                 return;
342         trace_btrfs_inode_mod_outstanding_extents(inode->root, btrfs_ino(inode),
343                                                   mod, inode->outstanding_extents);
344 }
345
346 /*
347  * Called every time after doing a buffered, direct IO or memory mapped write.
348  *
349  * This is to ensure that if we write to a file that was previously fsynced in
350  * the current transaction, then try to fsync it again in the same transaction,
351  * we will know that there were changes in the file and that it needs to be
352  * logged.
353  */
354 static inline void btrfs_set_inode_last_sub_trans(struct btrfs_inode *inode)
355 {
356         spin_lock(&inode->lock);
357         inode->last_sub_trans = inode->root->log_transid;
358         spin_unlock(&inode->lock);
359 }
360
361 /*
362  * Should be called while holding the inode's VFS lock in exclusive mode or in a
363  * context where no one else can access the inode concurrently (during inode
364  * creation or when loading an inode from disk).
365  */
366 static inline void btrfs_set_inode_full_sync(struct btrfs_inode *inode)
367 {
368         set_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
369         /*
370          * The inode may have been part of a reflink operation in the last
371          * transaction that modified it, and then a fsync has reset the
372          * last_reflink_trans to avoid subsequent fsyncs in the same
373          * transaction to do unnecessary work. So update last_reflink_trans
374          * to the last_trans value (we have to be pessimistic and assume a
375          * reflink happened).
376          *
377          * The ->last_trans is protected by the inode's spinlock and we can
378          * have a concurrent ordered extent completion update it. Also set
379          * last_reflink_trans to ->last_trans only if the former is less than
380          * the later, because we can be called in a context where
381          * last_reflink_trans was set to the current transaction generation
382          * while ->last_trans was not yet updated in the current transaction,
383          * and therefore has a lower value.
384          */
385         spin_lock(&inode->lock);
386         if (inode->last_reflink_trans < inode->last_trans)
387                 inode->last_reflink_trans = inode->last_trans;
388         spin_unlock(&inode->lock);
389 }
390
391 static inline bool btrfs_inode_in_log(struct btrfs_inode *inode, u64 generation)
392 {
393         bool ret = false;
394
395         spin_lock(&inode->lock);
396         if (inode->logged_trans == generation &&
397             inode->last_sub_trans <= inode->last_log_commit &&
398             inode->last_sub_trans <= btrfs_get_root_last_log_commit(inode->root))
399                 ret = true;
400         spin_unlock(&inode->lock);
401         return ret;
402 }
403
404 /*
405  * Check if the inode has flags compatible with compression
406  */
407 static inline bool btrfs_inode_can_compress(const struct btrfs_inode *inode)
408 {
409         if (inode->flags & BTRFS_INODE_NODATACOW ||
410             inode->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)
411                 return false;
412         return true;
413 }
414
415 /* Array of bytes with variable length, hexadecimal format 0x1234 */
416 #define CSUM_FMT                                "0x%*phN"
417 #define CSUM_FMT_VALUE(size, bytes)             size, bytes
418
419 int btrfs_check_sector_csum(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct page *page,
420                             u32 pgoff, u8 *csum, const u8 * const csum_expected);
421 bool btrfs_data_csum_ok(struct btrfs_bio *bbio, struct btrfs_device *dev,
422                         u32 bio_offset, struct bio_vec *bv);
423 noinline int can_nocow_extent(struct inode *inode, u64 offset, u64 *len,
424                               u64 *orig_start, u64 *orig_block_len,
425                               u64 *ram_bytes, bool nowait, bool strict);
426
427 void __btrfs_del_delalloc_inode(struct btrfs_root *root, struct btrfs_inode *inode);
428 struct inode *btrfs_lookup_dentry(struct inode *dir, struct dentry *dentry);
429 int btrfs_set_inode_index(struct btrfs_inode *dir, u64 *index);
430 int btrfs_unlink_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
431                        struct btrfs_inode *dir, struct btrfs_inode *inode,
432                        const struct fscrypt_str *name);
433 int btrfs_add_link(struct btrfs_trans_handle *trans,
434                    struct btrfs_inode *parent_inode, struct btrfs_inode *inode,
435                    const struct fscrypt_str *name, int add_backref, u64 index);
436 int btrfs_delete_subvolume(struct btrfs_inode *dir, struct dentry *dentry);
437 int btrfs_truncate_block(struct btrfs_inode *inode, loff_t from, loff_t len,
438                          int front);
439
440 int btrfs_start_delalloc_snapshot(struct btrfs_root *root, bool in_reclaim_context);
441 int btrfs_start_delalloc_roots(struct btrfs_fs_info *fs_info, long nr,
442                                bool in_reclaim_context);
443 int btrfs_set_extent_delalloc(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
444                               unsigned int extra_bits,
445                               struct extent_state **cached_state);
446
447 struct btrfs_new_inode_args {
448         /* Input */
449         struct inode *dir;
450         struct dentry *dentry;
451         struct inode *inode;
452         bool orphan;
453         bool subvol;
454
455         /* Output from btrfs_new_inode_prepare(), input to btrfs_create_new_inode(). */
456         struct posix_acl *default_acl;
457         struct posix_acl *acl;
458         struct fscrypt_name fname;
459 };
460
461 int btrfs_new_inode_prepare(struct btrfs_new_inode_args *args,
462                             unsigned int *trans_num_items);
463 int btrfs_create_new_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
464                            struct btrfs_new_inode_args *args);
465 void btrfs_new_inode_args_destroy(struct btrfs_new_inode_args *args);
466 struct inode *btrfs_new_subvol_inode(struct mnt_idmap *idmap,
467                                      struct inode *dir);
468  void btrfs_set_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode, struct extent_state *state,
469                                 u32 bits);
470 void btrfs_clear_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode,
471                                  struct extent_state *state, u32 bits);
472 void btrfs_merge_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode, struct extent_state *new,
473                                  struct extent_state *other);
474 void btrfs_split_delalloc_extent(struct btrfs_inode *inode,
475                                  struct extent_state *orig, u64 split);
476 void btrfs_set_range_writeback(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end);
477 vm_fault_t btrfs_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf);
478 void btrfs_evict_inode(struct inode *inode);
479 struct inode *btrfs_alloc_inode(struct super_block *sb);
480 void btrfs_destroy_inode(struct inode *inode);
481 void btrfs_free_inode(struct inode *inode);
482 int btrfs_drop_inode(struct inode *inode);
483 int __init btrfs_init_cachep(void);
484 void __cold btrfs_destroy_cachep(void);
485 struct inode *btrfs_iget_path(struct super_block *s, u64 ino,
486                               struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path);
487 struct inode *btrfs_iget(struct super_block *s, u64 ino, struct btrfs_root *root);
488 struct extent_map *btrfs_get_extent(struct btrfs_inode *inode,
489                                     struct page *page, size_t pg_offset,
490                                     u64 start, u64 end);
491 int btrfs_update_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
492                        struct btrfs_inode *inode);
493 int btrfs_update_inode_fallback(struct btrfs_trans_handle *trans,
494                                 struct btrfs_inode *inode);
495 int btrfs_orphan_add(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_inode *inode);
496 int btrfs_orphan_cleanup(struct btrfs_root *root);
497 int btrfs_cont_expand(struct btrfs_inode *inode, loff_t oldsize, loff_t size);
498 void btrfs_add_delayed_iput(struct btrfs_inode *inode);
499 void btrfs_run_delayed_iputs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
500 int btrfs_wait_on_delayed_iputs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
501 int btrfs_prealloc_file_range(struct inode *inode, int mode,
502                               u64 start, u64 num_bytes, u64 min_size,
503                               loff_t actual_len, u64 *alloc_hint);
504 int btrfs_prealloc_file_range_trans(struct inode *inode,
505                                     struct btrfs_trans_handle *trans, int mode,
506                                     u64 start, u64 num_bytes, u64 min_size,
507                                     loff_t actual_len, u64 *alloc_hint);
508 int btrfs_run_delalloc_range(struct btrfs_inode *inode, struct page *locked_page,
509                              u64 start, u64 end, struct writeback_control *wbc);
510 int btrfs_writepage_cow_fixup(struct page *page);
511 int btrfs_encoded_io_compression_from_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info,
512                                              int compress_type);
513 int btrfs_encoded_read_regular_fill_pages(struct btrfs_inode *inode,
514                                           u64 file_offset, u64 disk_bytenr,
515                                           u64 disk_io_size,
516                                           struct page **pages);
517 ssize_t btrfs_encoded_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
518                            struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded);
519 ssize_t btrfs_do_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
520                                const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded);
521
522 ssize_t btrfs_dio_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
523                        size_t done_before);
524 struct iomap_dio *btrfs_dio_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
525                                   size_t done_before);
526
527 extern const struct dentry_operations btrfs_dentry_operations;
528
529 /* Inode locking type flags, by default the exclusive lock is taken. */
530 enum btrfs_ilock_type {
531         ENUM_BIT(BTRFS_ILOCK_SHARED),
532         ENUM_BIT(BTRFS_ILOCK_TRY),
533         ENUM_BIT(BTRFS_ILOCK_MMAP),
534 };
535
536 int btrfs_inode_lock(struct btrfs_inode *inode, unsigned int ilock_flags);
537 void btrfs_inode_unlock(struct btrfs_inode *inode, unsigned int ilock_flags);
538 void btrfs_update_inode_bytes(struct btrfs_inode *inode, const u64 add_bytes,
539                               const u64 del_bytes);
540 void btrfs_assert_inode_range_clean(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end);
541
542 #endif