GNU Linux-libre 6.8.7-gnu
[releases.git] / fs / xfs / xfs_reflink.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
5  */
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_shared.h"
9 #include "xfs_format.h"
10 #include "xfs_log_format.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_defer.h"
14 #include "xfs_inode.h"
15 #include "xfs_trans.h"
16 #include "xfs_bmap.h"
17 #include "xfs_bmap_util.h"
18 #include "xfs_trace.h"
19 #include "xfs_icache.h"
20 #include "xfs_btree.h"
21 #include "xfs_refcount_btree.h"
22 #include "xfs_refcount.h"
23 #include "xfs_bmap_btree.h"
24 #include "xfs_trans_space.h"
25 #include "xfs_bit.h"
26 #include "xfs_alloc.h"
27 #include "xfs_quota.h"
28 #include "xfs_reflink.h"
29 #include "xfs_iomap.h"
30 #include "xfs_ag.h"
31 #include "xfs_ag_resv.h"
32
33 /*
34  * Copy on Write of Shared Blocks
35  *
36  * XFS must preserve "the usual" file semantics even when two files share
37  * the same physical blocks.  This means that a write to one file must not
38  * alter the blocks in a different file; the way that we'll do that is
39  * through the use of a copy-on-write mechanism.  At a high level, that
40  * means that when we want to write to a shared block, we allocate a new
41  * block, write the data to the new block, and if that succeeds we map the
42  * new block into the file.
43  *
44  * XFS provides a "delayed allocation" mechanism that defers the allocation
45  * of disk blocks to dirty-but-not-yet-mapped file blocks as long as
46  * possible.  This reduces fragmentation by enabling the filesystem to ask
47  * for bigger chunks less often, which is exactly what we want for CoW.
48  *
49  * The delalloc mechanism begins when the kernel wants to make a block
50  * writable (write_begin or page_mkwrite).  If the offset is not mapped, we
51  * create a delalloc mapping, which is a regular in-core extent, but without
52  * a real startblock.  (For delalloc mappings, the startblock encodes both
53  * a flag that this is a delalloc mapping, and a worst-case estimate of how
54  * many blocks might be required to put the mapping into the BMBT.)  delalloc
55  * mappings are a reservation against the free space in the filesystem;
56  * adjacent mappings can also be combined into fewer larger mappings.
57  *
58  * As an optimization, the CoW extent size hint (cowextsz) creates
59  * outsized aligned delalloc reservations in the hope of landing out of
60  * order nearby CoW writes in a single extent on disk, thereby reducing
61  * fragmentation and improving future performance.
62  *
63  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR--- (data fork)
64  * C: ------DDDDDDD--------- (CoW fork)
65  *
66  * When dirty pages are being written out (typically in writepage), the
67  * delalloc reservations are converted into unwritten mappings by
68  * allocating blocks and replacing the delalloc mapping with real ones.
69  * A delalloc mapping can be replaced by several unwritten ones if the
70  * free space is fragmented.
71  *
72  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
73  * C: ------UUUUUUU---------
74  *
75  * We want to adapt the delalloc mechanism for copy-on-write, since the
76  * write paths are similar.  The first two steps (creating the reservation
77  * and allocating the blocks) are exactly the same as delalloc except that
78  * the mappings must be stored in a separate CoW fork because we do not want
79  * to disturb the mapping in the data fork until we're sure that the write
80  * succeeded.  IO completion in this case is the process of removing the old
81  * mapping from the data fork and moving the new mapping from the CoW fork to
82  * the data fork.  This will be discussed shortly.
83  *
84  * For now, unaligned directio writes will be bounced back to the page cache.
85  * Block-aligned directio writes will use the same mechanism as buffered
86  * writes.
87  *
88  * Just prior to submitting the actual disk write requests, we convert
89  * the extents representing the range of the file actually being written
90  * (as opposed to extra pieces created for the cowextsize hint) to real
91  * extents.  This will become important in the next step:
92  *
93  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
94  * C: ------UUrrUUU---------
95  *
96  * CoW remapping must be done after the data block write completes,
97  * because we don't want to destroy the old data fork map until we're sure
98  * the new block has been written.  Since the new mappings are kept in a
99  * separate fork, we can simply iterate these mappings to find the ones
100  * that cover the file blocks that we just CoW'd.  For each extent, simply
101  * unmap the corresponding range in the data fork, map the new range into
102  * the data fork, and remove the extent from the CoW fork.  Because of
103  * the presence of the cowextsize hint, however, we must be careful
104  * only to remap the blocks that we've actually written out --  we must
105  * never remap delalloc reservations nor CoW staging blocks that have
106  * yet to be written.  This corresponds exactly to the real extents in
107  * the CoW fork:
108  *
109  * D: --RRRRRRrrSRRRRRRRR---
110  * C: ------UU--UUU---------
111  *
112  * Since the remapping operation can be applied to an arbitrary file
113  * range, we record the need for the remap step as a flag in the ioend
114  * instead of declaring a new IO type.  This is required for direct io
115  * because we only have ioend for the whole dio, and we have to be able to
116  * remember the presence of unwritten blocks and CoW blocks with a single
117  * ioend structure.  Better yet, the more ground we can cover with one
118  * ioend, the better.
119  */
120
121 /*
122  * Given an AG extent, find the lowest-numbered run of shared blocks
123  * within that range and return the range in fbno/flen.  If
124  * find_end_of_shared is true, return the longest contiguous extent of
125  * shared blocks.  If there are no shared extents, fbno and flen will
126  * be set to NULLAGBLOCK and 0, respectively.
127  */
128 static int
129 xfs_reflink_find_shared(
130         struct xfs_perag        *pag,
131         struct xfs_trans        *tp,
132         xfs_agblock_t           agbno,
133         xfs_extlen_t            aglen,
134         xfs_agblock_t           *fbno,
135         xfs_extlen_t            *flen,
136         bool                    find_end_of_shared)
137 {
138         struct xfs_buf          *agbp;
139         struct xfs_btree_cur    *cur;
140         int                     error;
141
142         error = xfs_alloc_read_agf(pag, tp, 0, &agbp);
143         if (error)
144                 return error;
145
146         cur = xfs_refcountbt_init_cursor(pag->pag_mount, tp, agbp, pag);
147
148         error = xfs_refcount_find_shared(cur, agbno, aglen, fbno, flen,
149                         find_end_of_shared);
150
151         xfs_btree_del_cursor(cur, error);
152
153         xfs_trans_brelse(tp, agbp);
154         return error;
155 }
156
157 /*
158  * Trim the mapping to the next block where there's a change in the
159  * shared/unshared status.  More specifically, this means that we
160  * find the lowest-numbered extent of shared blocks that coincides with
161  * the given block mapping.  If the shared extent overlaps the start of
162  * the mapping, trim the mapping to the end of the shared extent.  If
163  * the shared region intersects the mapping, trim the mapping to the
164  * start of the shared extent.  If there are no shared regions that
165  * overlap, just return the original extent.
166  */
167 int
168 xfs_reflink_trim_around_shared(
169         struct xfs_inode        *ip,
170         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
171         bool                    *shared)
172 {
173         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
174         struct xfs_perag        *pag;
175         xfs_agblock_t           agbno;
176         xfs_extlen_t            aglen;
177         xfs_agblock_t           fbno;
178         xfs_extlen_t            flen;
179         int                     error = 0;
180
181         /* Holes, unwritten, and delalloc extents cannot be shared */
182         if (!xfs_is_cow_inode(ip) || !xfs_bmap_is_written_extent(irec)) {
183                 *shared = false;
184                 return 0;
185         }
186
187         trace_xfs_reflink_trim_around_shared(ip, irec);
188
189         pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
190         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, irec->br_startblock);
191         aglen = irec->br_blockcount;
192
193         error = xfs_reflink_find_shared(pag, NULL, agbno, aglen, &fbno, &flen,
194                         true);
195         xfs_perag_put(pag);
196         if (error)
197                 return error;
198
199         *shared = false;
200         if (fbno == NULLAGBLOCK) {
201                 /* No shared blocks at all. */
202                 return 0;
203         }
204
205         if (fbno == agbno) {
206                 /*
207                  * The start of this extent is shared.  Truncate the
208                  * mapping at the end of the shared region so that a
209                  * subsequent iteration starts at the start of the
210                  * unshared region.
211                  */
212                 irec->br_blockcount = flen;
213                 *shared = true;
214                 return 0;
215         }
216
217         /*
218          * There's a shared extent midway through this extent.
219          * Truncate the mapping at the start of the shared
220          * extent so that a subsequent iteration starts at the
221          * start of the shared region.
222          */
223         irec->br_blockcount = fbno - agbno;
224         return 0;
225 }
226
227 int
228 xfs_bmap_trim_cow(
229         struct xfs_inode        *ip,
230         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
231         bool                    *shared)
232 {
233         /* We can't update any real extents in always COW mode. */
234         if (xfs_is_always_cow_inode(ip) &&
235             !isnullstartblock(imap->br_startblock)) {
236                 *shared = true;
237                 return 0;
238         }
239
240         /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
241         return xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared);
242 }
243
244 static int
245 xfs_reflink_convert_cow_locked(
246         struct xfs_inode        *ip,
247         xfs_fileoff_t           offset_fsb,
248         xfs_filblks_t           count_fsb)
249 {
250         struct xfs_iext_cursor  icur;
251         struct xfs_bmbt_irec    got;
252         struct xfs_btree_cur    *dummy_cur = NULL;
253         int                     dummy_logflags;
254         int                     error = 0;
255
256         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &got))
257                 return 0;
258
259         do {
260                 if (got.br_startoff >= offset_fsb + count_fsb)
261                         break;
262                 if (got.br_state == XFS_EXT_NORM)
263                         continue;
264                 if (WARN_ON_ONCE(isnullstartblock(got.br_startblock)))
265                         return -EIO;
266
267                 xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
268                 if (!got.br_blockcount)
269                         continue;
270
271                 got.br_state = XFS_EXT_NORM;
272                 error = xfs_bmap_add_extent_unwritten_real(NULL, ip,
273                                 XFS_COW_FORK, &icur, &dummy_cur, &got,
274                                 &dummy_logflags);
275                 if (error)
276                         return error;
277         } while (xfs_iext_next_extent(ip->i_cowfp, &icur, &got));
278
279         return error;
280 }
281
282 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
283 int
284 xfs_reflink_convert_cow(
285         struct xfs_inode        *ip,
286         xfs_off_t               offset,
287         xfs_off_t               count)
288 {
289         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
290         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
291         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
292         xfs_filblks_t           count_fsb = end_fsb - offset_fsb;
293         int                     error;
294
295         ASSERT(count != 0);
296
297         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
298         error = xfs_reflink_convert_cow_locked(ip, offset_fsb, count_fsb);
299         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
300         return error;
301 }
302
303 /*
304  * Find the extent that maps the given range in the COW fork. Even if the extent
305  * is not shared we might have a preallocation for it in the COW fork. If so we
306  * use it that rather than trigger a new allocation.
307  */
308 static int
309 xfs_find_trim_cow_extent(
310         struct xfs_inode        *ip,
311         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
312         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
313         bool                    *shared,
314         bool                    *found)
315 {
316         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
317         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
318         struct xfs_iext_cursor  icur;
319
320         *found = false;
321
322         /*
323          * If we don't find an overlapping extent, trim the range we need to
324          * allocate to fit the hole we found.
325          */
326         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, cmap))
327                 cmap->br_startoff = offset_fsb + count_fsb;
328         if (cmap->br_startoff > offset_fsb) {
329                 xfs_trim_extent(imap, imap->br_startoff,
330                                 cmap->br_startoff - imap->br_startoff);
331                 return xfs_bmap_trim_cow(ip, imap, shared);
332         }
333
334         *shared = true;
335         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock)) {
336                 xfs_trim_extent(imap, cmap->br_startoff, cmap->br_blockcount);
337                 return 0;
338         }
339
340         /* real extent found - no need to allocate */
341         xfs_trim_extent(cmap, offset_fsb, count_fsb);
342         *found = true;
343         return 0;
344 }
345
346 static int
347 xfs_reflink_convert_unwritten(
348         struct xfs_inode        *ip,
349         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
350         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
351         bool                    convert_now)
352 {
353         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
354         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
355         int                     error;
356
357         /*
358          * cmap might larger than imap due to cowextsize hint.
359          */
360         xfs_trim_extent(cmap, offset_fsb, count_fsb);
361
362         /*
363          * COW fork extents are supposed to remain unwritten until we're ready
364          * to initiate a disk write.  For direct I/O we are going to write the
365          * data and need the conversion, but for buffered writes we're done.
366          */
367         if (!convert_now || cmap->br_state == XFS_EXT_NORM)
368                 return 0;
369
370         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, cmap);
371
372         error = xfs_reflink_convert_cow_locked(ip, offset_fsb, count_fsb);
373         if (!error)
374                 cmap->br_state = XFS_EXT_NORM;
375
376         return error;
377 }
378
379 static int
380 xfs_reflink_fill_cow_hole(
381         struct xfs_inode        *ip,
382         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
383         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
384         bool                    *shared,
385         uint                    *lockmode,
386         bool                    convert_now)
387 {
388         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
389         struct xfs_trans        *tp;
390         xfs_filblks_t           resaligned;
391         xfs_extlen_t            resblks;
392         int                     nimaps;
393         int                     error;
394         bool                    found;
395
396         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
397                 imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
398         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
399
400         xfs_iunlock(ip, *lockmode);
401         *lockmode = 0;
402
403         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
404                         false, &tp);
405         if (error)
406                 return error;
407
408         *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
409
410         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
411         if (error || !*shared)
412                 goto out_trans_cancel;
413
414         if (found) {
415                 xfs_trans_cancel(tp);
416                 goto convert;
417         }
418
419         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
420         nimaps = 1;
421         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
422                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0, cmap,
423                         &nimaps);
424         if (error)
425                 goto out_trans_cancel;
426
427         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
428         error = xfs_trans_commit(tp);
429         if (error)
430                 return error;
431
432         /*
433          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
434          * satisfied?  Bail out!
435          */
436         if (nimaps == 0)
437                 return -ENOSPC;
438
439 convert:
440         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
441
442 out_trans_cancel:
443         xfs_trans_cancel(tp);
444         return error;
445 }
446
447 static int
448 xfs_reflink_fill_delalloc(
449         struct xfs_inode        *ip,
450         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
451         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
452         bool                    *shared,
453         uint                    *lockmode,
454         bool                    convert_now)
455 {
456         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
457         struct xfs_trans        *tp;
458         int                     nimaps;
459         int                     error;
460         bool                    found;
461
462         do {
463                 xfs_iunlock(ip, *lockmode);
464                 *lockmode = 0;
465
466                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0,
467                                 false, &tp);
468                 if (error)
469                         return error;
470
471                 *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
472
473                 error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared,
474                                 &found);
475                 if (error || !*shared)
476                         goto out_trans_cancel;
477
478                 if (found) {
479                         xfs_trans_cancel(tp);
480                         break;
481                 }
482
483                 ASSERT(isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
484                        cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK);
485
486                 /*
487                  * Replace delalloc reservation with an unwritten extent.
488                  */
489                 nimaps = 1;
490                 error = xfs_bmapi_write(tp, ip, cmap->br_startoff,
491                                 cmap->br_blockcount,
492                                 XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0,
493                                 cmap, &nimaps);
494                 if (error)
495                         goto out_trans_cancel;
496
497                 xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
498                 error = xfs_trans_commit(tp);
499                 if (error)
500                         return error;
501
502                 /*
503                  * Allocation succeeded but the requested range was not even
504                  * partially satisfied?  Bail out!
505                  */
506                 if (nimaps == 0)
507                         return -ENOSPC;
508         } while (cmap->br_startoff + cmap->br_blockcount <= imap->br_startoff);
509
510         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
511
512 out_trans_cancel:
513         xfs_trans_cancel(tp);
514         return error;
515 }
516
517 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
518 int
519 xfs_reflink_allocate_cow(
520         struct xfs_inode        *ip,
521         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
522         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
523         bool                    *shared,
524         uint                    *lockmode,
525         bool                    convert_now)
526 {
527         int                     error;
528         bool                    found;
529
530         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
531         if (!ip->i_cowfp) {
532                 ASSERT(!xfs_is_reflink_inode(ip));
533                 xfs_ifork_init_cow(ip);
534         }
535
536         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
537         if (error || !*shared)
538                 return error;
539
540         /* CoW fork has a real extent */
541         if (found)
542                 return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap,
543                                 convert_now);
544
545         /*
546          * CoW fork does not have an extent and data extent is shared.
547          * Allocate a real extent in the CoW fork.
548          */
549         if (cmap->br_startoff > imap->br_startoff)
550                 return xfs_reflink_fill_cow_hole(ip, imap, cmap, shared,
551                                 lockmode, convert_now);
552
553         /*
554          * CoW fork has a delalloc reservation. Replace it with a real extent.
555          * There may or may not be a data fork mapping.
556          */
557         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
558             cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK)
559                 return xfs_reflink_fill_delalloc(ip, imap, cmap, shared,
560                                 lockmode, convert_now);
561
562         /* Shouldn't get here. */
563         ASSERT(0);
564         return -EFSCORRUPTED;
565 }
566
567 /*
568  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
569  *
570  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
571  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
572  *
573  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
574  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
575  */
576 int
577 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
578         struct xfs_inode                *ip,
579         struct xfs_trans                **tpp,
580         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
581         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
582         bool                            cancel_real)
583 {
584         struct xfs_ifork                *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
585         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
586         struct xfs_iext_cursor          icur;
587         int                             error = 0;
588
589         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
590                 return 0;
591         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
592                 return 0;
593
594         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
595         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
596                 del = got;
597                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
598
599                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
600                 if (!del.br_blockcount) {
601                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
602                         goto next_extent;
603                 }
604
605                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
606
607                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
608                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
609                                         &icur, &got, &del);
610                         if (error)
611                                 break;
612                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
613                         ASSERT((*tpp)->t_highest_agno == NULLAGNUMBER);
614
615                         /* Free the CoW orphan record. */
616                         xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp, del.br_startblock,
617                                         del.br_blockcount);
618
619                         error = xfs_free_extent_later(*tpp, del.br_startblock,
620                                         del.br_blockcount, NULL,
621                                         XFS_AG_RESV_NONE, false);
622                         if (error)
623                                 break;
624
625                         /* Roll the transaction */
626                         error = xfs_defer_finish(tpp);
627                         if (error)
628                                 break;
629
630                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
631                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
632
633                         /* Remove the quota reservation */
634                         error = xfs_quota_unreserve_blkres(ip,
635                                         del.br_blockcount);
636                         if (error)
637                                 break;
638                 } else {
639                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
640                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
641                 }
642 next_extent:
643                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
644                         break;
645         }
646
647         /* clear tag if cow fork is emptied */
648         if (!ifp->if_bytes)
649                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
650         return error;
651 }
652
653 /*
654  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
655  *
656  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
657  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
658  */
659 int
660 xfs_reflink_cancel_cow_range(
661         struct xfs_inode        *ip,
662         xfs_off_t               offset,
663         xfs_off_t               count,
664         bool                    cancel_real)
665 {
666         struct xfs_trans        *tp;
667         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
668         xfs_fileoff_t           end_fsb;
669         int                     error;
670
671         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
672         ASSERT(ip->i_cowfp);
673
674         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
675         if (count == NULLFILEOFF)
676                 end_fsb = NULLFILEOFF;
677         else
678                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
679
680         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
681         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
682                         0, 0, 0, &tp);
683         if (error)
684                 goto out;
685
686         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
687         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
688
689         /* Scrape out the old CoW reservations */
690         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
691                         cancel_real);
692         if (error)
693                 goto out_cancel;
694
695         error = xfs_trans_commit(tp);
696
697         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
698         return error;
699
700 out_cancel:
701         xfs_trans_cancel(tp);
702         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
703 out:
704         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
705         return error;
706 }
707
708 /*
709  * Remap part of the CoW fork into the data fork.
710  *
711  * We aim to remap the range starting at @offset_fsb and ending at @end_fsb
712  * into the data fork; this function will remap what it can (at the end of the
713  * range) and update @end_fsb appropriately.  Each remap gets its own
714  * transaction because we can end up merging and splitting bmbt blocks for
715  * every remap operation and we'd like to keep the block reservation
716  * requirements as low as possible.
717  */
718 STATIC int
719 xfs_reflink_end_cow_extent(
720         struct xfs_inode        *ip,
721         xfs_fileoff_t           *offset_fsb,
722         xfs_fileoff_t           end_fsb)
723 {
724         struct xfs_iext_cursor  icur;
725         struct xfs_bmbt_irec    got, del, data;
726         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
727         struct xfs_trans        *tp;
728         struct xfs_ifork        *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
729         unsigned int            resblks;
730         int                     nmaps;
731         int                     error;
732
733         /* No COW extents?  That's easy! */
734         if (ifp->if_bytes == 0) {
735                 *offset_fsb = end_fsb;
736                 return 0;
737         }
738
739         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
740         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
741                         XFS_TRANS_RESERVE, &tp);
742         if (error)
743                 return error;
744
745         /*
746          * Lock the inode.  We have to ijoin without automatic unlock because
747          * the lead transaction is the refcountbt record deletion; the data
748          * fork update follows as a deferred log item.
749          */
750         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
751         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
752
753         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK,
754                         XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
755         if (error == -EFBIG)
756                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip,
757                                 XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
758         if (error)
759                 goto out_cancel;
760
761         /*
762          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
763          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
764          * case we are done.
765          */
766         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, *offset_fsb, &icur, &got) ||
767             got.br_startoff >= end_fsb) {
768                 *offset_fsb = end_fsb;
769                 goto out_cancel;
770         }
771
772         /*
773          * Only remap real extents that contain data.  With AIO, speculative
774          * preallocations can leak into the range we are called upon, and we
775          * need to skip them.  Preserve @got for the eventual CoW fork
776          * deletion; from now on @del represents the mapping that we're
777          * actually remapping.
778          */
779         while (!xfs_bmap_is_written_extent(&got)) {
780                 if (!xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got) ||
781                     got.br_startoff >= end_fsb) {
782                         *offset_fsb = end_fsb;
783                         goto out_cancel;
784                 }
785         }
786         del = got;
787         xfs_trim_extent(&del, *offset_fsb, end_fsb - *offset_fsb);
788
789         /* Grab the corresponding mapping in the data fork. */
790         nmaps = 1;
791         error = xfs_bmapi_read(ip, del.br_startoff, del.br_blockcount, &data,
792                         &nmaps, 0);
793         if (error)
794                 goto out_cancel;
795
796         /* We can only remap the smaller of the two extent sizes. */
797         data.br_blockcount = min(data.br_blockcount, del.br_blockcount);
798         del.br_blockcount = data.br_blockcount;
799
800         trace_xfs_reflink_cow_remap_from(ip, &del);
801         trace_xfs_reflink_cow_remap_to(ip, &data);
802
803         if (xfs_bmap_is_real_extent(&data)) {
804                 /*
805                  * If the extent we're remapping is backed by storage (written
806                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
807                  */
808                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &data);
809                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &data);
810                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
811                                 -data.br_blockcount);
812         } else if (data.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
813                 int             done;
814
815                 /*
816                  * If the extent we're remapping is a delalloc reservation,
817                  * we can use the regular bunmapi function to release the
818                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
819                  * of the quota reservation for us.
820                  */
821                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, data.br_startoff,
822                                 data.br_blockcount, 0, 1, &done);
823                 if (error)
824                         goto out_cancel;
825                 ASSERT(done);
826         }
827
828         /* Free the CoW orphan record. */
829         xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock, del.br_blockcount);
830
831         /* Map the new blocks into the data fork. */
832         xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
833
834         /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
835         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
836                         (long)del.br_blockcount);
837
838         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
839         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
840
841         error = xfs_trans_commit(tp);
842         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
843         if (error)
844                 return error;
845
846         /* Update the caller about how much progress we made. */
847         *offset_fsb = del.br_startoff + del.br_blockcount;
848         return 0;
849
850 out_cancel:
851         xfs_trans_cancel(tp);
852         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
853         return error;
854 }
855
856 /*
857  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
858  */
859 int
860 xfs_reflink_end_cow(
861         struct xfs_inode                *ip,
862         xfs_off_t                       offset,
863         xfs_off_t                       count)
864 {
865         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
866         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
867         int                             error = 0;
868
869         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
870
871         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
872         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
873
874         /*
875          * Walk forwards until we've remapped the I/O range.  The loop function
876          * repeatedly cycles the ILOCK to allocate one transaction per remapped
877          * extent.
878          *
879          * If we're being called by writeback then the pages will still
880          * have PageWriteback set, which prevents races with reflink remapping
881          * and truncate.  Reflink remapping prevents races with writeback by
882          * taking the iolock and mmaplock before flushing the pages and
883          * remapping, which means there won't be any further writeback or page
884          * cache dirtying until the reflink completes.
885          *
886          * We should never have two threads issuing writeback for the same file
887          * region.  There are also have post-eof checks in the writeback
888          * preparation code so that we don't bother writing out pages that are
889          * about to be truncated.
890          *
891          * If we're being called as part of directio write completion, the dio
892          * count is still elevated, which reflink and truncate will wait for.
893          * Reflink remapping takes the iolock and mmaplock and waits for
894          * pending dio to finish, which should prevent any directio until the
895          * remap completes.  Multiple concurrent directio writes to the same
896          * region are handled by end_cow processing only occurring for the
897          * threads which succeed; the outcome of multiple overlapping direct
898          * writes is not well defined anyway.
899          *
900          * It's possible that a buffered write and a direct write could collide
901          * here (the buffered write stumbles in after the dio flushes and
902          * invalidates the page cache and immediately queues writeback), but we
903          * have never supported this 100%.  If either disk write succeeds the
904          * blocks will be remapped.
905          */
906         while (end_fsb > offset_fsb && !error)
907                 error = xfs_reflink_end_cow_extent(ip, &offset_fsb, end_fsb);
908
909         if (error)
910                 trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
911         return error;
912 }
913
914 /*
915  * Free all CoW staging blocks that are still referenced by the ondisk refcount
916  * metadata.  The ondisk metadata does not track which inode created the
917  * staging extent, so callers must ensure that there are no cached inodes with
918  * live CoW staging extents.
919  */
920 int
921 xfs_reflink_recover_cow(
922         struct xfs_mount        *mp)
923 {
924         struct xfs_perag        *pag;
925         xfs_agnumber_t          agno;
926         int                     error = 0;
927
928         if (!xfs_has_reflink(mp))
929                 return 0;
930
931         for_each_perag(mp, agno, pag) {
932                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, pag);
933                 if (error) {
934                         xfs_perag_rele(pag);
935                         break;
936                 }
937         }
938
939         return error;
940 }
941
942 /*
943  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
944  *
945  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
946  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
947  *
948  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
949  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
950  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
951  *
952  * While the length of drange is greater than zero,
953  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
954  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
955  *      with zero length.
956  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
957  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
958  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
959  *      offset (drange start).
960  *    - If imap points to a real range of pblks,
961  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
962  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
963  *           (drange start + imap start - srange start)
964  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
965  *
966  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
967  * on-disk file sizes.
968  *
969  * ASCII Art Demonstration:
970  *
971  * Let's say we want to reflink this source file:
972  *
973  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
974  *   <-------------------->
975  *
976  * into this destination file:
977  *
978  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
979  *        <-------------------->
980  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
981  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
982  *
983  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
984  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
985  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
986  *
987  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
988  *   <------->
989  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
990  *        <------->
991  *
992  * Now remap the source extent into the destination file:
993  *
994  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
995  *   <------->
996  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
997  *        <------->
998  *
999  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
1000  * unmap range don't affect our operation.
1001  *
1002  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1003  *            <---->
1004  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
1005  *                 <---->
1006  *
1007  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
1008  * size of the destination file.
1009  *
1010  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1011  *                  <----->
1012  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
1013  *                       <----->
1014  *
1015  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
1016  */
1017
1018 /*
1019  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
1020  */
1021 STATIC int
1022 xfs_reflink_set_inode_flag(
1023         struct xfs_inode        *src,
1024         struct xfs_inode        *dest)
1025 {
1026         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1027         int                     error;
1028         struct xfs_trans        *tp;
1029
1030         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
1031                 return 0;
1032
1033         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1034         if (error)
1035                 goto out_error;
1036
1037         /* Lock both files against IO */
1038         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1039                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1040         else
1041                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1042
1043         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
1044                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
1045                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
1046                 src->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1047                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
1048                 xfs_ifork_init_cow(src);
1049         } else
1050                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1051
1052         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1053                 goto commit_flags;
1054
1055         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
1056                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
1057                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1058                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1059                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1060                 xfs_ifork_init_cow(dest);
1061         } else
1062                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1063
1064 commit_flags:
1065         error = xfs_trans_commit(tp);
1066         if (error)
1067                 goto out_error;
1068         return error;
1069
1070 out_error:
1071         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
1072         return error;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
1077  */
1078 int
1079 xfs_reflink_update_dest(
1080         struct xfs_inode        *dest,
1081         xfs_off_t               newlen,
1082         xfs_extlen_t            cowextsize,
1083         unsigned int            remap_flags)
1084 {
1085         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
1086         struct xfs_trans        *tp;
1087         int                     error;
1088
1089         if (newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
1090                 return 0;
1091
1092         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1093         if (error)
1094                 goto out_error;
1095
1096         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1097         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1098
1099         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
1100                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
1101                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
1102                 dest->i_disk_size = newlen;
1103         }
1104
1105         if (cowextsize) {
1106                 dest->i_cowextsize = cowextsize;
1107                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
1108         }
1109
1110         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1111
1112         error = xfs_trans_commit(tp);
1113         if (error)
1114                 goto out_error;
1115         return error;
1116
1117 out_error:
1118         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
1119         return error;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
1124  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
1125  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
1126  * btree reserves.
1127  */
1128 static int
1129 xfs_reflink_ag_has_free_space(
1130         struct xfs_mount        *mp,
1131         xfs_agnumber_t          agno)
1132 {
1133         struct xfs_perag        *pag;
1134         int                     error = 0;
1135
1136         if (!xfs_has_rmapbt(mp))
1137                 return 0;
1138
1139         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
1140         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
1141             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
1142                 error = -ENOSPC;
1143         xfs_perag_put(pag);
1144         return error;
1145 }
1146
1147 /*
1148  * Remap the given extent into the file.  The dmap blockcount will be set to
1149  * the number of blocks that were actually remapped.
1150  */
1151 STATIC int
1152 xfs_reflink_remap_extent(
1153         struct xfs_inode        *ip,
1154         struct xfs_bmbt_irec    *dmap,
1155         xfs_off_t               new_isize)
1156 {
1157         struct xfs_bmbt_irec    smap;
1158         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1159         struct xfs_trans        *tp;
1160         xfs_off_t               newlen;
1161         int64_t                 qdelta = 0;
1162         unsigned int            resblks;
1163         bool                    quota_reserved = true;
1164         bool                    smap_real;
1165         bool                    dmap_written = xfs_bmap_is_written_extent(dmap);
1166         int                     iext_delta = 0;
1167         int                     nimaps;
1168         int                     error;
1169
1170         /*
1171          * Start a rolling transaction to switch the mappings.
1172          *
1173          * Adding a written extent to the extent map can cause a bmbt split,
1174          * and removing a mapped extent from the extent can cause a bmbt split.
1175          * The two operations cannot both cause a split since they operate on
1176          * the same index in the bmap btree, so we only need a reservation for
1177          * one bmbt split if either thing is happening.  However, we haven't
1178          * locked the inode yet, so we reserve assuming this is the case.
1179          *
1180          * The first allocation call tries to reserve enough space to handle
1181          * mapping dmap into a sparse part of the file plus the bmbt split.  We
1182          * haven't locked the inode or read the existing mapping yet, so we do
1183          * not know for sure that we need the space.  This should succeed most
1184          * of the time.
1185          *
1186          * If the first attempt fails, try again but reserving only enough
1187          * space to handle a bmbt split.  This is the hard minimum requirement,
1188          * and we revisit quota reservations later when we know more about what
1189          * we're remapping.
1190          */
1191         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
1192         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1193                         resblks + dmap->br_blockcount, 0, false, &tp);
1194         if (error == -EDQUOT || error == -ENOSPC) {
1195                 quota_reserved = false;
1196                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1197                                 resblks, 0, false, &tp);
1198         }
1199         if (error)
1200                 goto out;
1201
1202         /*
1203          * Read what's currently mapped in the destination file into smap.
1204          * If smap isn't a hole, we will have to remove it before we can add
1205          * dmap to the destination file.
1206          */
1207         nimaps = 1;
1208         error = xfs_bmapi_read(ip, dmap->br_startoff, dmap->br_blockcount,
1209                         &smap, &nimaps, 0);
1210         if (error)
1211                 goto out_cancel;
1212         ASSERT(nimaps == 1 && smap.br_startoff == dmap->br_startoff);
1213         smap_real = xfs_bmap_is_real_extent(&smap);
1214
1215         /*
1216          * We can only remap as many blocks as the smaller of the two extent
1217          * maps, because we can only remap one extent at a time.
1218          */
1219         dmap->br_blockcount = min(dmap->br_blockcount, smap.br_blockcount);
1220         ASSERT(dmap->br_blockcount == smap.br_blockcount);
1221
1222         trace_xfs_reflink_remap_extent_dest(ip, &smap);
1223
1224         /*
1225          * Two extents mapped to the same physical block must not have
1226          * different states; that's filesystem corruption.  Move on to the next
1227          * extent if they're both holes or both the same physical extent.
1228          */
1229         if (dmap->br_startblock == smap.br_startblock) {
1230                 if (dmap->br_state != smap.br_state)
1231                         error = -EFSCORRUPTED;
1232                 goto out_cancel;
1233         }
1234
1235         /* If both extents are unwritten, leave them alone. */
1236         if (dmap->br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN &&
1237             smap.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN)
1238                 goto out_cancel;
1239
1240         /* No reflinking if the AG of the dest mapping is low on space. */
1241         if (dmap_written) {
1242                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1243                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, dmap->br_startblock));
1244                 if (error)
1245                         goto out_cancel;
1246         }
1247
1248         /*
1249          * Increase quota reservation if we think the quota block counter for
1250          * this file could increase.
1251          *
1252          * If we are mapping a written extent into the file, we need to have
1253          * enough quota block count reservation to handle the blocks in that
1254          * extent.  We log only the delta to the quota block counts, so if the
1255          * extent we're unmapping also has blocks allocated to it, we don't
1256          * need a quota reservation for the extent itself.
1257          *
1258          * Note that if we're replacing a delalloc reservation with a written
1259          * extent, we have to take the full quota reservation because removing
1260          * the delalloc reservation gives the block count back to the quota
1261          * count.  This is suboptimal, but the VFS flushed the dest range
1262          * before we started.  That should have removed all the delalloc
1263          * reservations, but we code defensively.
1264          *
1265          * xfs_trans_alloc_inode above already tried to grab an even larger
1266          * quota reservation, and kicked off a blockgc scan if it couldn't.
1267          * If we can't get a potentially smaller quota reservation now, we're
1268          * done.
1269          */
1270         if (!quota_reserved && !smap_real && dmap_written) {
1271                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1272                                 dmap->br_blockcount, 0, false);
1273                 if (error)
1274                         goto out_cancel;
1275         }
1276
1277         if (smap_real)
1278                 ++iext_delta;
1279
1280         if (dmap_written)
1281                 ++iext_delta;
1282
1283         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK, iext_delta);
1284         if (error == -EFBIG)
1285                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip, iext_delta);
1286         if (error)
1287                 goto out_cancel;
1288
1289         if (smap_real) {
1290                 /*
1291                  * If the extent we're unmapping is backed by storage (written
1292                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
1293                  */
1294                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &smap);
1295                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &smap);
1296                 qdelta -= smap.br_blockcount;
1297         } else if (smap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1298                 int             done;
1299
1300                 /*
1301                  * If the extent we're unmapping is a delalloc reservation,
1302                  * we can use the regular bunmapi function to release the
1303                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
1304                  * of the quota reservation for us.
1305                  */
1306                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, smap.br_startoff,
1307                                 smap.br_blockcount, 0, 1, &done);
1308                 if (error)
1309                         goto out_cancel;
1310                 ASSERT(done);
1311         }
1312
1313         /*
1314          * If the extent we're sharing is backed by written storage, increase
1315          * its refcount and map it into the file.
1316          */
1317         if (dmap_written) {
1318                 xfs_refcount_increase_extent(tp, dmap);
1319                 xfs_bmap_map_extent(tp, ip, dmap);
1320                 qdelta += dmap->br_blockcount;
1321         }
1322
1323         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT, qdelta);
1324
1325         /* Update dest isize if needed. */
1326         newlen = XFS_FSB_TO_B(mp, dmap->br_startoff + dmap->br_blockcount);
1327         newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1328         if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1329                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1330                 i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1331                 ip->i_disk_size = newlen;
1332                 xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1333         }
1334
1335         /* Commit everything and unlock. */
1336         error = xfs_trans_commit(tp);
1337         goto out_unlock;
1338
1339 out_cancel:
1340         xfs_trans_cancel(tp);
1341 out_unlock:
1342         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1343 out:
1344         if (error)
1345                 trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1346         return error;
1347 }
1348
1349 /* Remap a range of one file to the other. */
1350 int
1351 xfs_reflink_remap_blocks(
1352         struct xfs_inode        *src,
1353         loff_t                  pos_in,
1354         struct xfs_inode        *dest,
1355         loff_t                  pos_out,
1356         loff_t                  remap_len,
1357         loff_t                  *remapped)
1358 {
1359         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1360         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1361         xfs_fileoff_t           srcoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1362         xfs_fileoff_t           destoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1363         xfs_filblks_t           len;
1364         xfs_filblks_t           remapped_len = 0;
1365         xfs_off_t               new_isize = pos_out + remap_len;
1366         int                     nimaps;
1367         int                     error = 0;
1368
1369         len = min_t(xfs_filblks_t, XFS_B_TO_FSB(mp, remap_len),
1370                         XFS_MAX_FILEOFF);
1371
1372         trace_xfs_reflink_remap_blocks(src, srcoff, len, dest, destoff);
1373
1374         while (len > 0) {
1375                 unsigned int    lock_mode;
1376
1377                 /* Read extent from the source file */
1378                 nimaps = 1;
1379                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1380                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1381                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1382                 if (error)
1383                         break;
1384                 /*
1385                  * The caller supposedly flushed all dirty pages in the source
1386                  * file range, which means that writeback should have allocated
1387                  * or deleted all delalloc reservations in that range.  If we
1388                  * find one, that's a good sign that something is seriously
1389                  * wrong here.
1390                  */
1391                 ASSERT(nimaps == 1 && imap.br_startoff == srcoff);
1392                 if (imap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1393                         ASSERT(imap.br_startblock != DELAYSTARTBLOCK);
1394                         error = -EFSCORRUPTED;
1395                         break;
1396                 }
1397
1398                 trace_xfs_reflink_remap_extent_src(src, &imap);
1399
1400                 /* Remap into the destination file at the given offset. */
1401                 imap.br_startoff = destoff;
1402                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, new_isize);
1403                 if (error)
1404                         break;
1405
1406                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1407                         error = -EINTR;
1408                         break;
1409                 }
1410
1411                 /* Advance drange/srange */
1412                 srcoff += imap.br_blockcount;
1413                 destoff += imap.br_blockcount;
1414                 len -= imap.br_blockcount;
1415                 remapped_len += imap.br_blockcount;
1416         }
1417
1418         if (error)
1419                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1420         *remapped = min_t(loff_t, remap_len,
1421                           XFS_FSB_TO_B(src->i_mount, remapped_len));
1422         return error;
1423 }
1424
1425 /*
1426  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1427  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1428  * and the destination file offset.
1429  */
1430 static int
1431 xfs_reflink_zero_posteof(
1432         struct xfs_inode        *ip,
1433         loff_t                  pos)
1434 {
1435         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1436
1437         if (pos <= isize)
1438                 return 0;
1439
1440         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1441         return xfs_zero_range(ip, isize, pos - isize, NULL);
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1446  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1447  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1448  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1449  *
1450  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1451  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1452  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1453  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1454  *
1455  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1456  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1457  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1458  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1459  * file EOF in the destination file.
1460  *
1461  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1462  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1463  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1464  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1465  * tradeoff for simplicity on implementation.
1466  *
1467  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1468  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1469  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1470  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1471  * -EINVAL in this case.
1472  */
1473 int
1474 xfs_reflink_remap_prep(
1475         struct file             *file_in,
1476         loff_t                  pos_in,
1477         struct file             *file_out,
1478         loff_t                  pos_out,
1479         loff_t                  *len,
1480         unsigned int            remap_flags)
1481 {
1482         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1483         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1484         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1485         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1486         int                     ret;
1487
1488         /* Lock both files against IO */
1489         ret = xfs_ilock2_io_mmap(src, dest);
1490         if (ret)
1491                 return ret;
1492
1493         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1494         ret = -EINVAL;
1495         /* Don't reflink realtime inodes */
1496         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1497                 goto out_unlock;
1498
1499         /* Don't share DAX file data with non-DAX file. */
1500         if (IS_DAX(inode_in) != IS_DAX(inode_out))
1501                 goto out_unlock;
1502
1503         if (!IS_DAX(inode_in))
1504                 ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1505                                 pos_out, len, remap_flags);
1506         else
1507                 ret = dax_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1508                                 pos_out, len, remap_flags, &xfs_read_iomap_ops);
1509         if (ret || *len == 0)
1510                 goto out_unlock;
1511
1512         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1513         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1514         if (ret)
1515                 goto out_unlock;
1516
1517         /*
1518          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1519          * file.
1520          */
1521         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1522         if (ret)
1523                 goto out_unlock;
1524
1525         /* Set flags and remap blocks. */
1526         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1527         if (ret)
1528                 goto out_unlock;
1529
1530         /*
1531          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1532          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1533          * from EOF to the end of the copy length.
1534          */
1535         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1536                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1537                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1538         } else {
1539                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1540         }
1541         if (ret)
1542                 goto out_unlock;
1543
1544         xfs_iflags_set(src, XFS_IREMAPPING);
1545         if (inode_in != inode_out)
1546                 xfs_ilock_demote(src, XFS_IOLOCK_EXCL | XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1547
1548         return 0;
1549 out_unlock:
1550         xfs_iunlock2_io_mmap(src, dest);
1551         return ret;
1552 }
1553
1554 /* Does this inode need the reflink flag? */
1555 int
1556 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1557         struct xfs_trans                *tp,
1558         struct xfs_inode                *ip,
1559         bool                            *has_shared)
1560 {
1561         struct xfs_bmbt_irec            got;
1562         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1563         struct xfs_ifork                *ifp;
1564         struct xfs_iext_cursor          icur;
1565         bool                            found;
1566         int                             error;
1567
1568         ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_DATA_FORK);
1569         error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1570         if (error)
1571                 return error;
1572
1573         *has_shared = false;
1574         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1575         while (found) {
1576                 struct xfs_perag        *pag;
1577                 xfs_agblock_t           agbno;
1578                 xfs_extlen_t            aglen;
1579                 xfs_agblock_t           rbno;
1580                 xfs_extlen_t            rlen;
1581
1582                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1583                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1584                         goto next;
1585
1586                 pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock));
1587                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1588                 aglen = got.br_blockcount;
1589                 error = xfs_reflink_find_shared(pag, tp, agbno, aglen,
1590                                 &rbno, &rlen, false);
1591                 xfs_perag_put(pag);
1592                 if (error)
1593                         return error;
1594
1595                 /* Is there still a shared block here? */
1596                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1597                         *has_shared = true;
1598                         return 0;
1599                 }
1600 next:
1601                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1602         }
1603
1604         return 0;
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1609  *
1610  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1611  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1612  */
1613 int
1614 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1615         struct xfs_inode        *ip,
1616         struct xfs_trans        **tpp)
1617 {
1618         bool                    needs_flag;
1619         int                     error = 0;
1620
1621         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1622
1623         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1624         if (error || needs_flag)
1625                 return error;
1626
1627         /*
1628          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1629          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1630          */
1631         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, XFS_MAX_FILEOFF,
1632                         true);
1633         if (error)
1634                 return error;
1635
1636         /* Clear the inode flag. */
1637         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1638         ip->i_diflags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1639         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1640         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1641
1642         return error;
1643 }
1644
1645 /*
1646  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1647  * hasn't changed.
1648  */
1649 STATIC int
1650 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1651         struct xfs_inode        *ip)
1652 {
1653         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1654         struct xfs_trans        *tp;
1655         int                     error = 0;
1656
1657         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1658         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1659         if (error)
1660                 return error;
1661
1662         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1663         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1664
1665         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1666         if (error)
1667                 goto cancel;
1668
1669         error = xfs_trans_commit(tp);
1670         if (error)
1671                 goto out;
1672
1673         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1674         return 0;
1675 cancel:
1676         xfs_trans_cancel(tp);
1677 out:
1678         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1679         return error;
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1684  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1685  */
1686 int
1687 xfs_reflink_unshare(
1688         struct xfs_inode        *ip,
1689         xfs_off_t               offset,
1690         xfs_off_t               len)
1691 {
1692         struct inode            *inode = VFS_I(ip);
1693         int                     error;
1694
1695         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1696                 return 0;
1697
1698         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1699
1700         inode_dio_wait(inode);
1701
1702         if (IS_DAX(inode))
1703                 error = dax_file_unshare(inode, offset, len,
1704                                 &xfs_dax_write_iomap_ops);
1705         else
1706                 error = iomap_file_unshare(inode, offset, len,
1707                                 &xfs_buffered_write_iomap_ops);
1708         if (error)
1709                 goto out;
1710
1711         error = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, offset,
1712                         offset + len - 1);
1713         if (error)
1714                 goto out;
1715
1716         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1717         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1718         if (error)
1719                 goto out;
1720         return 0;
1721
1722 out:
1723         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1724         return error;
1725 }