fs/btrfs/reflink.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2
   3 #include <linux/blkdev.h>
   4 #include <linux/iversion.h>
   5 #include "ctree.h"
   6 #include "fs.h"
   7 #include "messages.h"
   8 #include "compression.h"
   9 #include "delalloc-space.h"
  10 #include "disk-io.h"
  11 #include "reflink.h"
  12 #include "transaction.h"
  13 #include "subpage.h"
  14 #include "accessors.h"
  15 #include "file-item.h"
  16 #include "file.h"
  17 #include "super.h"
  18
  19 #define BTRFS_MAX_DEDUPE_LEN    SZ_16M
  20
  21 static int clone_finish_inode_update(struct btrfs_trans_handle *trans,
  22                                      struct inode *inode,
  23                                      u64 endoff,
  24                                      const u64 destoff,
  25                                      const u64 olen,
  26                                      int no_time_update)
  27 {
  28         int ret;
  29
  30         inode_inc_iversion(inode);
  31         if (!no_time_update) {
  32                 inode_set_mtime_to_ts(inode, inode_set_ctime_current(inode));
  33         }
  34         /*
  35          * We round up to the block size at eof when determining which
  36          * extents to clone above, but shouldn't round up the file size.
  37          */
  38         if (endoff > destoff + olen)
  39                 endoff = destoff + olen;
  40         if (endoff > inode->i_size) {
  41                 i_size_write(inode, endoff);
  42                 btrfs_inode_safe_disk_i_size_write(BTRFS_I(inode), 0);
  43         }
  44
  45         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
  46         if (ret) {
  47                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  48                 btrfs_end_transaction(trans);
  49                 goto out;
  50         }
  51         ret = btrfs_end_transaction(trans);
  52 out:
  53         return ret;
  54 }
  55
  56 static int copy_inline_to_page(struct btrfs_inode *inode,
  57                                const u64 file_offset,
  58                                char *inline_data,
  59                                const u64 size,
  60                                const u64 datal,
  61                                const u8 comp_type)
  62 {
  63         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
  64         const u32 block_size = fs_info->sectorsize;
  65         const u64 range_end = file_offset + block_size - 1;
  66         const size_t inline_size = size - btrfs_file_extent_calc_inline_size(0);
  67         char *data_start = inline_data + btrfs_file_extent_calc_inline_size(0);
  68         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
  69         struct page *page = NULL;
  70         struct address_space *mapping = inode->vfs_inode.i_mapping;
  71         int ret;
  72
  73         ASSERT(IS_ALIGNED(file_offset, block_size));
  74
  75         /*
  76          * We have flushed and locked the ranges of the source and destination
  77          * inodes, we also have locked the inodes, so we are safe to do a
  78          * reservation here. Also we must not do the reservation while holding
  79          * a transaction open, otherwise we would deadlock.
  80          */
  81         ret = btrfs_delalloc_reserve_space(inode, &data_reserved, file_offset,
  82                                            block_size);
  83         if (ret)
  84                 goto out;
  85
  86         page = find_or_create_page(mapping, file_offset >> PAGE_SHIFT,
  87                                    btrfs_alloc_write_mask(mapping));
  88         if (!page) {
  89                 ret = -ENOMEM;
  90                 goto out_unlock;
  91         }
  92
  93         ret = set_page_extent_mapped(page);
  94         if (ret < 0)
  95                 goto out_unlock;
  96
  97         clear_extent_bit(&inode->io_tree, file_offset, range_end,
  98                          EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING | EXTENT_DEFRAG,
  99                          NULL);
 100         ret = btrfs_set_extent_delalloc(inode, file_offset, range_end, 0, NULL);
 101         if (ret)
 102                 goto out_unlock;
 103
 104         /*
 105          * After dirtying the page our caller will need to start a transaction,
 106          * and if we are low on metadata free space, that can cause flushing of
 107          * delalloc for all inodes in order to get metadata space released.
 108          * However we are holding the range locked for the whole duration of
 109          * the clone/dedupe operation, so we may deadlock if that happens and no
 110          * other task releases enough space. So mark this inode as not being
 111          * possible to flush to avoid such deadlock. We will clear that flag
 112          * when we finish cloning all extents, since a transaction is started
 113          * after finding each extent to clone.
 114          */
 115         set_bit(BTRFS_INODE_NO_DELALLOC_FLUSH, &inode->runtime_flags);
 116
 117         if (comp_type == BTRFS_COMPRESS_NONE) {
 118                 memcpy_to_page(page, offset_in_page(file_offset), data_start,
 119                                datal);
 120         } else {
 121                 ret = btrfs_decompress(comp_type, data_start, page,
 122                                        offset_in_page(file_offset),
 123                                        inline_size, datal);
 124                 if (ret)
 125                         goto out_unlock;
 126                 flush_dcache_page(page);
 127         }
 128
 129         /*
 130          * If our inline data is smaller then the block/page size, then the
 131          * remaining of the block/page is equivalent to zeroes. We had something
 132          * like the following done:
 133          *
 134          * $ xfs_io -f -c "pwrite -S 0xab 0 500" file
 135          * $ sync  # (or fsync)
 136          * $ xfs_io -c "falloc 0 4K" file
 137          * $ xfs_io -c "pwrite -S 0xcd 4K 4K"
 138          *
 139          * So what's in the range [500, 4095] corresponds to zeroes.
 140          */
 141         if (datal < block_size)
 142                 memzero_page(page, datal, block_size - datal);
 143
 144         btrfs_folio_set_uptodate(fs_info, page_folio(page), file_offset, block_size);
 145         btrfs_folio_clear_checked(fs_info, page_folio(page), file_offset, block_size);
 146         btrfs_folio_set_dirty(fs_info, page_folio(page), file_offset, block_size);
 147 out_unlock:
 148         if (page) {
 149                 unlock_page(page);
 150                 put_page(page);
 151         }
 152         if (ret)
 153                 btrfs_delalloc_release_space(inode, data_reserved, file_offset,
 154                                              block_size, true);
 155         btrfs_delalloc_release_extents(inode, block_size);
 156 out:
 157         extent_changeset_free(data_reserved);
 158
 159         return ret;
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Deal with cloning of inline extents. We try to copy the inline extent from
 164  * the source inode to destination inode when possible. When not possible we
 165  * copy the inline extent's data into the respective page of the inode.
 166  */
 167 static int clone_copy_inline_extent(struct inode *dst,
 168                                     struct btrfs_path *path,
 169                                     struct btrfs_key *new_key,
 170                                     const u64 drop_start,
 171                                     const u64 datal,
 172                                     const u64 size,
 173                                     const u8 comp_type,
 174                                     char *inline_data,
 175                                     struct btrfs_trans_handle **trans_out)
 176 {
 177         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(dst);
 178         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(dst)->root;
 179         const u64 aligned_end = ALIGN(new_key->offset + datal,
 180                                       fs_info->sectorsize);
 181         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
 182         struct btrfs_drop_extents_args drop_args = { 0 };
 183         int ret;
 184         struct btrfs_key key;
 185
 186         if (new_key->offset > 0) {
 187                 ret = copy_inline_to_page(BTRFS_I(dst), new_key->offset,
 188                                           inline_data, size, datal, comp_type);
 189                 goto out;
 190         }
 191
 192         key.objectid = btrfs_ino(BTRFS_I(dst));
 193         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 194         key.offset = 0;
 195         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
 196         if (ret < 0) {
 197                 return ret;
 198         } else if (ret > 0) {
 199                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(path->nodes[0])) {
 200                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
 201                         if (ret < 0)
 202                                 return ret;
 203                         else if (ret > 0)
 204                                 goto copy_inline_extent;
 205                 }
 206                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key, path->slots[0]);
 207                 if (key.objectid == btrfs_ino(BTRFS_I(dst)) &&
 208                     key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
 209                         /*
 210                          * There's an implicit hole at file offset 0, copy the
 211                          * inline extent's data to the page.
 212                          */
 213                         ASSERT(key.offset > 0);
 214                         goto copy_to_page;
 215                 }
 216         } else if (i_size_read(dst) <= datal) {
 217                 struct btrfs_file_extent_item *ei;
 218
 219                 ei = btrfs_item_ptr(path->nodes[0], path->slots[0],
 220                                     struct btrfs_file_extent_item);
 221                 /*
 222                  * If it's an inline extent replace it with the source inline
 223                  * extent, otherwise copy the source inline extent data into
 224                  * the respective page at the destination inode.
 225                  */
 226                 if (btrfs_file_extent_type(path->nodes[0], ei) ==
 227                     BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
 228                         goto copy_inline_extent;
 229
 230                 goto copy_to_page;
 231         }
 232
 233 copy_inline_extent:
 234         /*
 235          * We have no extent items, or we have an extent at offset 0 which may
 236          * or may not be inlined. All these cases are dealt the same way.
 237          */
 238         if (i_size_read(dst) > datal) {
 239                 /*
 240                  * At the destination offset 0 we have either a hole, a regular
 241                  * extent or an inline extent larger then the one we want to
 242                  * clone. Deal with all these cases by copying the inline extent
 243                  * data into the respective page at the destination inode.
 244                  */
 245                 goto copy_to_page;
 246         }
 247
 248         /*
 249          * Release path before starting a new transaction so we don't hold locks
 250          * that would confuse lockdep.
 251          */
 252         btrfs_release_path(path);
 253         /*
 254          * If we end up here it means were copy the inline extent into a leaf
 255          * of the destination inode. We know we will drop or adjust at most one
 256          * extent item in the destination root.
 257          *
 258          * 1 unit - adjusting old extent (we may have to split it)
 259          * 1 unit - add new extent
 260          * 1 unit - inode update
 261          */
 262         trans = btrfs_start_transaction(root, 3);
 263         if (IS_ERR(trans)) {
 264                 ret = PTR_ERR(trans);
 265                 trans = NULL;
 266                 goto out;
 267         }
 268         drop_args.path = path;
 269         drop_args.start = drop_start;
 270         drop_args.end = aligned_end;
 271         drop_args.drop_cache = true;
 272         ret = btrfs_drop_extents(trans, root, BTRFS_I(dst), &drop_args);
 273         if (ret)
 274                 goto out;
 275         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, new_key, size);
 276         if (ret)
 277                 goto out;
 278
 279         write_extent_buffer(path->nodes[0], inline_data,
 280                             btrfs_item_ptr_offset(path->nodes[0],
 281                                                   path->slots[0]),
 282                             size);
 283         btrfs_update_inode_bytes(BTRFS_I(dst), datal, drop_args.bytes_found);
 284         btrfs_set_inode_full_sync(BTRFS_I(dst));
 285         ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(BTRFS_I(dst), 0, aligned_end);
 286 out:
 287         if (!ret && !trans) {
 288                 /*
 289                  * No transaction here means we copied the inline extent into a
 290                  * page of the destination inode.
 291                  *
 292                  * 1 unit to update inode item
 293                  */
 294                 trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
 295                 if (IS_ERR(trans)) {
 296                         ret = PTR_ERR(trans);
 297                         trans = NULL;
 298                 }
 299         }
 300         if (ret && trans) {
 301                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 302                 btrfs_end_transaction(trans);
 303         }
 304         if (!ret)
 305                 *trans_out = trans;
 306
 307         return ret;
 308
 309 copy_to_page:
 310         /*
 311          * Release our path because we don't need it anymore and also because
 312          * copy_inline_to_page() needs to reserve data and metadata, which may
 313          * need to flush delalloc when we are low on available space and
 314          * therefore cause a deadlock if writeback of an inline extent needs to
 315          * write to the same leaf or an ordered extent completion needs to write
 316          * to the same leaf.
 317          */
 318         btrfs_release_path(path);
 319
 320         ret = copy_inline_to_page(BTRFS_I(dst), new_key->offset,
 321                                   inline_data, size, datal, comp_type);
 322         goto out;
 323 }
 324
 325 /*
 326  * Clone a range from inode file to another.
 327  *
 328  * @src:             Inode to clone from
 329  * @inode:           Inode to clone to
 330  * @off:             Offset within source to start clone from
 331  * @olen:            Original length, passed by user, of range to clone
 332  * @olen_aligned:    Block-aligned value of olen
 333  * @destoff:         Offset within @inode to start clone
 334  * @no_time_update:  Whether to update mtime/ctime on the target inode
 335  */
 336 static int btrfs_clone(struct inode *src, struct inode *inode,
 337                        const u64 off, const u64 olen, const u64 olen_aligned,
 338                        const u64 destoff, int no_time_update)
 339 {
 340         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
 341         struct btrfs_path *path = NULL;
 342         struct extent_buffer *leaf;
 343         struct btrfs_trans_handle *trans;
 344         char *buf = NULL;
 345         struct btrfs_key key;
 346         u32 nritems;
 347         int slot;
 348         int ret;
 349         const u64 len = olen_aligned;
 350         u64 last_dest_end = destoff;
 351         u64 prev_extent_end = off;
 352
 353         ret = -ENOMEM;
 354         buf = kvmalloc(fs_info->nodesize, GFP_KERNEL);
 355         if (!buf)
 356                 return ret;
 357
 358         path = btrfs_alloc_path();
 359         if (!path) {
 360                 kvfree(buf);
 361                 return ret;
 362         }
 363
 364         path->reada = READA_FORWARD;
 365         /* Clone data */
 366         key.objectid = btrfs_ino(BTRFS_I(src));
 367         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 368         key.offset = off;
 369
 370         while (1) {
 371                 struct btrfs_file_extent_item *extent;
 372                 u64 extent_gen;
 373                 int type;
 374                 u32 size;
 375                 struct btrfs_key new_key;
 376                 u64 disko = 0, diskl = 0;
 377                 u64 datao = 0, datal = 0;
 378                 u8 comp;
 379                 u64 drop_start;
 380
 381                 /* Note the key will change type as we walk through the tree */
 382                 ret = btrfs_search_slot(NULL, BTRFS_I(src)->root, &key, path,
 383                                 0, 0);
 384                 if (ret < 0)
 385                         goto out;
 386                 /*
 387                  * First search, if no extent item that starts at offset off was
 388                  * found but the previous item is an extent item, it's possible
 389                  * it might overlap our target range, therefore process it.
 390                  */
 391                 if (key.offset == off && ret > 0 && path->slots[0] > 0) {
 392                         btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key,
 393                                               path->slots[0] - 1);
 394                         if (key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
 395                                 path->slots[0]--;
 396                 }
 397
 398                 nritems = btrfs_header_nritems(path->nodes[0]);
 399 process_slot:
 400                 if (path->slots[0] >= nritems) {
 401                         ret = btrfs_next_leaf(BTRFS_I(src)->root, path);
 402                         if (ret < 0)
 403                                 goto out;
 404                         if (ret > 0)
 405                                 break;
 406                         nritems = btrfs_header_nritems(path->nodes[0]);
 407                 }
 408                 leaf = path->nodes[0];
 409                 slot = path->slots[0];
 410
 411                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
 412                 if (key.type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY ||
 413                     key.objectid != btrfs_ino(BTRFS_I(src)))
 414                         break;
 415
 416                 ASSERT(key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY);
 417
 418                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, slot,
 419                                         struct btrfs_file_extent_item);
 420                 extent_gen = btrfs_file_extent_generation(leaf, extent);
 421                 comp = btrfs_file_extent_compression(leaf, extent);
 422                 type = btrfs_file_extent_type(leaf, extent);
 423                 if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
 424                     type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
 425                         disko = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, extent);
 426                         diskl = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, extent);
 427                         datao = btrfs_file_extent_offset(leaf, extent);
 428                         datal = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, extent);
 429                 } else if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
 430                         /* Take upper bound, may be compressed */
 431                         datal = btrfs_file_extent_ram_bytes(leaf, extent);
 432                 }
 433
 434                 /*
 435                  * The first search might have left us at an extent item that
 436                  * ends before our target range's start, can happen if we have
 437                  * holes and NO_HOLES feature enabled.
 438                  *
 439                  * Subsequent searches may leave us on a file range we have
 440                  * processed before - this happens due to a race with ordered
 441                  * extent completion for a file range that is outside our source
 442                  * range, but that range was part of a file extent item that
 443                  * also covered a leading part of our source range.
 444                  */
 445                 if (key.offset + datal <= prev_extent_end) {
 446                         path->slots[0]++;
 447                         goto process_slot;
 448                 } else if (key.offset >= off + len) {
 449                         break;
 450                 }
 451
 452                 prev_extent_end = key.offset + datal;
 453                 size = btrfs_item_size(leaf, slot);
 454                 read_extent_buffer(leaf, buf, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
 455                                    size);
 456
 457                 btrfs_release_path(path);
 458
 459                 memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
 460                 new_key.objectid = btrfs_ino(BTRFS_I(inode));
 461                 if (off <= key.offset)
 462                         new_key.offset = key.offset + destoff - off;
 463                 else
 464                         new_key.offset = destoff;
 465
 466                 /*
 467                  * Deal with a hole that doesn't have an extent item that
 468                  * represents it (NO_HOLES feature enabled).
 469                  * This hole is either in the middle of the cloning range or at
 470                  * the beginning (fully overlaps it or partially overlaps it).
 471                  */
 472                 if (new_key.offset != last_dest_end)
 473                         drop_start = last_dest_end;
 474                 else
 475                         drop_start = new_key.offset;
 476
 477                 if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
 478                     type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
 479                         struct btrfs_replace_extent_info clone_info;
 480
 481                         /*
 482                          *    a  | --- range to clone ---|  b
 483                          * | ------------- extent ------------- |
 484                          */
 485
 486                         /* Subtract range b */
 487                         if (key.offset + datal > off + len)
 488                                 datal = off + len - key.offset;
 489
 490                         /* Subtract range a */
 491                         if (off > key.offset) {
 492                                 datao += off - key.offset;
 493                                 datal -= off - key.offset;
 494                         }
 495
 496                         clone_info.disk_offset = disko;
 497                         clone_info.disk_len = diskl;
 498                         clone_info.data_offset = datao;
 499                         clone_info.data_len = datal;
 500                         clone_info.file_offset = new_key.offset;
 501                         clone_info.extent_buf = buf;
 502                         clone_info.is_new_extent = false;
 503                         clone_info.update_times = !no_time_update;
 504                         ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path,
 505                                         drop_start, new_key.offset + datal - 1,
 506                                         &clone_info, &trans);
 507                         if (ret)
 508                                 goto out;
 509                 } else {
 510                         ASSERT(type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE);
 511                         /*
 512                          * Inline extents always have to start at file offset 0
 513                          * and can never be bigger then the sector size. We can
 514                          * never clone only parts of an inline extent, since all
 515                          * reflink operations must start at a sector size aligned
 516                          * offset, and the length must be aligned too or end at
 517                          * the i_size (which implies the whole inlined data).
 518                          */
 519                         ASSERT(key.offset == 0);
 520                         ASSERT(datal <= fs_info->sectorsize);
 521                         if (WARN_ON(type != BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) ||
 522                             WARN_ON(key.offset != 0) ||
 523                             WARN_ON(datal > fs_info->sectorsize)) {
 524                                 ret = -EUCLEAN;
 525                                 goto out;
 526                         }
 527
 528                         ret = clone_copy_inline_extent(inode, path, &new_key,
 529                                                        drop_start, datal, size,
 530                                                        comp, buf, &trans);
 531                         if (ret)
 532                                 goto out;
 533                 }
 534
 535                 btrfs_release_path(path);
 536
 537                 /*
 538                  * Whenever we share an extent we update the last_reflink_trans
 539                  * of each inode to the current transaction. This is needed to
 540                  * make sure fsync does not log multiple checksum items with
 541                  * overlapping ranges (because some extent items might refer
 542                  * only to sections of the original extent). For the destination
 543                  * inode we do this regardless of the generation of the extents
 544                  * or even if they are inline extents or explicit holes, to make
 545                  * sure a full fsync does not skip them. For the source inode,
 546                  * we only need to update last_reflink_trans in case it's a new
 547                  * extent that is not a hole or an inline extent, to deal with
 548                  * the checksums problem on fsync.
 549                  */
 550                 if (extent_gen == trans->transid && disko > 0)
 551                         BTRFS_I(src)->last_reflink_trans = trans->transid;
 552
 553                 BTRFS_I(inode)->last_reflink_trans = trans->transid;
 554
 555                 last_dest_end = ALIGN(new_key.offset + datal,
 556                                       fs_info->sectorsize);
 557                 ret = clone_finish_inode_update(trans, inode, last_dest_end,
 558                                                 destoff, olen, no_time_update);
 559                 if (ret)
 560                         goto out;
 561                 if (new_key.offset + datal >= destoff + len)
 562                         break;
 563
 564                 btrfs_release_path(path);
 565                 key.offset = prev_extent_end;
 566
 567                 if (fatal_signal_pending(current)) {
 568                         ret = -EINTR;
 569                         goto out;
 570                 }
 571
 572                 cond_resched();
 573         }
 574         ret = 0;
 575
 576         if (last_dest_end < destoff + len) {
 577                 /*
 578                  * We have an implicit hole that fully or partially overlaps our
 579                  * cloning range at its end. This means that we either have the
 580                  * NO_HOLES feature enabled or the implicit hole happened due to
 581                  * mixing buffered and direct IO writes against this file.
 582                  */
 583                 btrfs_release_path(path);
 584
 585                 /*
 586                  * When using NO_HOLES and we are cloning a range that covers
 587                  * only a hole (no extents) into a range beyond the current
 588                  * i_size, punching a hole in the target range will not create
 589                  * an extent map defining a hole, because the range starts at or
 590                  * beyond current i_size. If the file previously had an i_size
 591                  * greater than the new i_size set by this clone operation, we
 592                  * need to make sure the next fsync is a full fsync, so that it
 593                  * detects and logs a hole covering a range from the current
 594                  * i_size to the new i_size. If the clone range covers extents,
 595                  * besides a hole, then we know the full sync flag was already
 596                  * set by previous calls to btrfs_replace_file_extents() that
 597                  * replaced file extent items.
 598                  */
 599                 if (last_dest_end >= i_size_read(inode))
 600                         btrfs_set_inode_full_sync(BTRFS_I(inode));
 601
 602                 ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path,
 603                                 last_dest_end, destoff + len - 1, NULL, &trans);
 604                 if (ret)
 605                         goto out;
 606
 607                 ret = clone_finish_inode_update(trans, inode, destoff + len,
 608                                                 destoff, olen, no_time_update);
 609         }
 610
 611 out:
 612         btrfs_free_path(path);
 613         kvfree(buf);
 614         clear_bit(BTRFS_INODE_NO_DELALLOC_FLUSH, &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
 615
 616         return ret;
 617 }
 618
 619 static void btrfs_double_extent_unlock(struct inode *inode1, u64 loff1,
 620                                        struct inode *inode2, u64 loff2, u64 len)
 621 {
 622         unlock_extent(&BTRFS_I(inode1)->io_tree, loff1, loff1 + len - 1, NULL);
 623         unlock_extent(&BTRFS_I(inode2)->io_tree, loff2, loff2 + len - 1, NULL);
 624 }
 625
 626 static void btrfs_double_extent_lock(struct inode *inode1, u64 loff1,
 627                                      struct inode *inode2, u64 loff2, u64 len)
 628 {
 629         u64 range1_end = loff1 + len - 1;
 630         u64 range2_end = loff2 + len - 1;
 631
 632         if (inode1 < inode2) {
 633                 swap(inode1, inode2);
 634                 swap(loff1, loff2);
 635                 swap(range1_end, range2_end);
 636         } else if (inode1 == inode2 && loff2 < loff1) {
 637                 swap(loff1, loff2);
 638                 swap(range1_end, range2_end);
 639         }
 640
 641         lock_extent(&BTRFS_I(inode1)->io_tree, loff1, range1_end, NULL);
 642         lock_extent(&BTRFS_I(inode2)->io_tree, loff2, range2_end, NULL);
 643
 644         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode1), loff1, range1_end);
 645         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode2), loff2, range2_end);
 646 }
 647
 648 static void btrfs_double_mmap_lock(struct inode *inode1, struct inode *inode2)
 649 {
 650         if (inode1 < inode2)
 651                 swap(inode1, inode2);
 652         down_write(&BTRFS_I(inode1)->i_mmap_lock);
 653         down_write_nested(&BTRFS_I(inode2)->i_mmap_lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
 654 }
 655
 656 static void btrfs_double_mmap_unlock(struct inode *inode1, struct inode *inode2)
 657 {
 658         up_write(&BTRFS_I(inode1)->i_mmap_lock);
 659         up_write(&BTRFS_I(inode2)->i_mmap_lock);
 660 }
 661
 662 static int btrfs_extent_same_range(struct inode *src, u64 loff, u64 len,
 663                                    struct inode *dst, u64 dst_loff)
 664 {
 665         struct btrfs_fs_info *fs_info = BTRFS_I(src)->root->fs_info;
 666         const u64 bs = fs_info->sectorsize;
 667         int ret;
 668
 669         /*
 670          * Lock destination range to serialize with concurrent readahead() and
 671          * source range to serialize with relocation.
 672          */
 673         btrfs_double_extent_lock(src, loff, dst, dst_loff, len);
 674         ret = btrfs_clone(src, dst, loff, len, ALIGN(len, bs), dst_loff, 1);
 675         btrfs_double_extent_unlock(src, loff, dst, dst_loff, len);
 676
 677         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
 678
 679         return ret;
 680 }
 681
 682 static int btrfs_extent_same(struct inode *src, u64 loff, u64 olen,
 683                              struct inode *dst, u64 dst_loff)
 684 {
 685         int ret = 0;
 686         u64 i, tail_len, chunk_count;
 687         struct btrfs_root *root_dst = BTRFS_I(dst)->root;
 688
 689         spin_lock(&root_dst->root_item_lock);
 690         if (root_dst->send_in_progress) {
 691                 btrfs_warn_rl(root_dst->fs_info,
 692 "cannot deduplicate to root %llu while send operations are using it (%d in progress)",
 693                               root_dst->root_key.objectid,
 694                               root_dst->send_in_progress);
 695                 spin_unlock(&root_dst->root_item_lock);
 696                 return -EAGAIN;
 697         }
 698         root_dst->dedupe_in_progress++;
 699         spin_unlock(&root_dst->root_item_lock);
 700
 701         tail_len = olen % BTRFS_MAX_DEDUPE_LEN;
 702         chunk_count = div_u64(olen, BTRFS_MAX_DEDUPE_LEN);
 703
 704         for (i = 0; i < chunk_count; i++) {
 705                 ret = btrfs_extent_same_range(src, loff, BTRFS_MAX_DEDUPE_LEN,
 706                                               dst, dst_loff);
 707                 if (ret)
 708                         goto out;
 709
 710                 loff += BTRFS_MAX_DEDUPE_LEN;
 711                 dst_loff += BTRFS_MAX_DEDUPE_LEN;
 712         }
 713
 714         if (tail_len > 0)
 715                 ret = btrfs_extent_same_range(src, loff, tail_len, dst, dst_loff);
 716 out:
 717         spin_lock(&root_dst->root_item_lock);
 718         root_dst->dedupe_in_progress--;
 719         spin_unlock(&root_dst->root_item_lock);
 720
 721         return ret;
 722 }
 723
 724 static noinline int btrfs_clone_files(struct file *file, struct file *file_src,
 725                                         u64 off, u64 olen, u64 destoff)
 726 {
 727         struct inode *inode = file_inode(file);
 728         struct inode *src = file_inode(file_src);
 729         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
 730         int ret;
 731         int wb_ret;
 732         u64 len = olen;
 733         u64 bs = fs_info->sectorsize;
 734
 735         /*
 736          * VFS's generic_remap_file_range_prep() protects us from cloning the
 737          * eof block into the middle of a file, which would result in corruption
 738          * if the file size is not blocksize aligned. So we don't need to check
 739          * for that case here.
 740          */
 741         if (off + len == src->i_size)
 742                 len = ALIGN(src->i_size, bs) - off;
 743
 744         if (destoff > inode->i_size) {
 745                 const u64 wb_start = ALIGN_DOWN(inode->i_size, bs);
 746
 747                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), inode->i_size, destoff);
 748                 if (ret)
 749                         return ret;
 750                 /*
 751                  * We may have truncated the last block if the inode's size is
 752                  * not sector size aligned, so we need to wait for writeback to
 753                  * complete before proceeding further, otherwise we can race
 754                  * with cloning and attempt to increment a reference to an
 755                  * extent that no longer exists (writeback completed right after
 756                  * we found the previous extent covering eof and before we
 757                  * attempted to increment its reference count).
 758                  */
 759                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, wb_start,
 760                                                destoff - wb_start);
 761                 if (ret)
 762                         return ret;
 763         }
 764
 765         /*
 766          * Lock destination range to serialize with concurrent readahead() and
 767          * source range to serialize with relocation.
 768          */
 769         btrfs_double_extent_lock(src, off, inode, destoff, len);
 770         ret = btrfs_clone(src, inode, off, olen, len, destoff, 0);
 771         btrfs_double_extent_unlock(src, off, inode, destoff, len);
 772
 773         /*
 774          * We may have copied an inline extent into a page of the destination
 775          * range, so wait for writeback to complete before truncating pages
 776          * from the page cache. This is a rare case.
 777          */
 778         wb_ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, destoff, len);
 779         ret = ret ? ret : wb_ret;
 780         /*
 781          * Truncate page cache pages so that future reads will see the cloned
 782          * data immediately and not the previous data.
 783          */
 784         truncate_inode_pages_range(&inode->i_data,
 785                                 round_down(destoff, PAGE_SIZE),
 786                                 round_up(destoff + len, PAGE_SIZE) - 1);
 787
 788         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
 789
 790         return ret;
 791 }
 792
 793 static int btrfs_remap_file_range_prep(struct file *file_in, loff_t pos_in,
 794                                        struct file *file_out, loff_t pos_out,
 795                                        loff_t *len, unsigned int remap_flags)
 796 {
 797         struct inode *inode_in = file_inode(file_in);
 798         struct inode *inode_out = file_inode(file_out);
 799         u64 bs = BTRFS_I(inode_out)->root->fs_info->sectorsize;
 800         u64 wb_len;
 801         int ret;
 802
 803         if (!(remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP)) {
 804                 struct btrfs_root *root_out = BTRFS_I(inode_out)->root;
 805
 806                 if (btrfs_root_readonly(root_out))
 807                         return -EROFS;
 808
 809                 ASSERT(inode_in->i_sb == inode_out->i_sb);
 810         }
 811
 812         /* Don't make the dst file partly checksummed */
 813         if ((BTRFS_I(inode_in)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM) !=
 814             (BTRFS_I(inode_out)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)) {
 815                 return -EINVAL;
 816         }
 817
 818         /*
 819          * Now that the inodes are locked, we need to start writeback ourselves
 820          * and can not rely on the writeback from the VFS's generic helper
 821          * generic_remap_file_range_prep() because:
 822          *
 823          * 1) For compression we must call filemap_fdatawrite_range() range
 824          *    twice (btrfs_fdatawrite_range() does it for us), and the generic
 825          *    helper only calls it once;
 826          *
 827          * 2) filemap_fdatawrite_range(), called by the generic helper only
 828          *    waits for the writeback to complete, i.e. for IO to be done, and
 829          *    not for the ordered extents to complete. We need to wait for them
 830          *    to complete so that new file extent items are in the fs tree.
 831          */
 832         if (*len == 0 && !(remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP))
 833                 wb_len = ALIGN(inode_in->i_size, bs) - ALIGN_DOWN(pos_in, bs);
 834         else
 835                 wb_len = ALIGN(*len, bs);
 836
 837         /*
 838          * Workaround to make sure NOCOW buffered write reach disk as NOCOW.
 839          *
 840          * Btrfs' back references do not have a block level granularity, they
 841          * work at the whole extent level.
 842          * NOCOW buffered write without data space reserved may not be able
 843          * to fall back to CoW due to lack of data space, thus could cause
 844          * data loss.
 845          *
 846          * Here we take a shortcut by flushing the whole inode, so that all
 847          * nocow write should reach disk as nocow before we increase the
 848          * reference of the extent. We could do better by only flushing NOCOW
 849          * data, but that needs extra accounting.
 850          *
 851          * Also we don't need to check ASYNC_EXTENT, as async extent will be
 852          * CoWed anyway, not affecting nocow part.
 853          */
 854         ret = filemap_flush(inode_in->i_mapping);
 855         if (ret < 0)
 856                 return ret;
 857
 858         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode_in, ALIGN_DOWN(pos_in, bs),
 859                                        wb_len);
 860         if (ret < 0)
 861                 return ret;
 862         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode_out, ALIGN_DOWN(pos_out, bs),
 863                                        wb_len);
 864         if (ret < 0)
 865                 return ret;
 866
 867         return generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
 868                                             len, remap_flags);
 869 }
 870
 871 static bool file_sync_write(const struct file *file)
 872 {
 873         if (file->f_flags & (__O_SYNC | O_DSYNC))
 874                 return true;
 875         if (IS_SYNC(file_inode(file)))
 876                 return true;
 877
 878         return false;
 879 }
 880
 881 loff_t btrfs_remap_file_range(struct file *src_file, loff_t off,
 882                 struct file *dst_file, loff_t destoff, loff_t len,
 883                 unsigned int remap_flags)
 884 {
 885         struct inode *src_inode = file_inode(src_file);
 886         struct inode *dst_inode = file_inode(dst_file);
 887         bool same_inode = dst_inode == src_inode;
 888         int ret;
 889
 890         if (remap_flags & ~(REMAP_FILE_DEDUP | REMAP_FILE_ADVISORY))
 891                 return -EINVAL;
 892
 893         if (same_inode) {
 894                 btrfs_inode_lock(BTRFS_I(src_inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
 895         } else {
 896                 lock_two_nondirectories(src_inode, dst_inode);
 897                 btrfs_double_mmap_lock(src_inode, dst_inode);
 898         }
 899
 900         ret = btrfs_remap_file_range_prep(src_file, off, dst_file, destoff,
 901                                           &len, remap_flags);
 902         if (ret < 0 || len == 0)
 903                 goto out_unlock;
 904
 905         if (remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP)
 906                 ret = btrfs_extent_same(src_inode, off, len, dst_inode, destoff);
 907         else
 908                 ret = btrfs_clone_files(dst_file, src_file, off, len, destoff);
 909
 910 out_unlock:
 911         if (same_inode) {
 912                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(src_inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
 913         } else {
 914                 btrfs_double_mmap_unlock(src_inode, dst_inode);
 915                 unlock_two_nondirectories(src_inode, dst_inode);
 916         }
 917
 918         /*
 919          * If either the source or the destination file was opened with O_SYNC,
 920          * O_DSYNC or has the S_SYNC attribute, fsync both the destination and
 921          * source files/ranges, so that after a successful return (0) followed
 922          * by a power failure results in the reflinked data to be readable from
 923          * both files/ranges.
 924          */
 925         if (ret == 0 && len > 0 &&
 926             (file_sync_write(src_file) || file_sync_write(dst_file))) {
 927                 ret = btrfs_sync_file(src_file, off, off + len - 1, 0);
 928                 if (ret == 0)
 929                         ret = btrfs_sync_file(dst_file, destoff,
 930                                               destoff + len - 1, 0);
 931         }
 932
 933         return ret < 0 ? ret : len;
 934 }