]> Git Repo - J-linux.git/blob - fs/btrfs/extent_io.c
Merge tag 'vfs-6.13-rc7.fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vfs/vfs
[J-linux.git] / fs / btrfs / extent_io.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/bitops.h>
4 #include <linux/slab.h>
5 #include <linux/bio.h>
6 #include <linux/mm.h>
7 #include <linux/pagemap.h>
8 #include <linux/page-flags.h>
9 #include <linux/sched/mm.h>
10 #include <linux/spinlock.h>
11 #include <linux/blkdev.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/writeback.h>
14 #include <linux/pagevec.h>
15 #include <linux/prefetch.h>
16 #include <linux/fsverity.h>
17 #include "extent_io.h"
18 #include "extent-io-tree.h"
19 #include "extent_map.h"
20 #include "ctree.h"
21 #include "btrfs_inode.h"
22 #include "bio.h"
23 #include "locking.h"
24 #include "backref.h"
25 #include "disk-io.h"
26 #include "subpage.h"
27 #include "zoned.h"
28 #include "block-group.h"
29 #include "compression.h"
30 #include "fs.h"
31 #include "accessors.h"
32 #include "file-item.h"
33 #include "file.h"
34 #include "dev-replace.h"
35 #include "super.h"
36 #include "transaction.h"
37
38 static struct kmem_cache *extent_buffer_cache;
39
40 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
41 static inline void btrfs_leak_debug_add_eb(struct extent_buffer *eb)
42 {
43         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
44         unsigned long flags;
45
46         spin_lock_irqsave(&fs_info->eb_leak_lock, flags);
47         list_add(&eb->leak_list, &fs_info->allocated_ebs);
48         spin_unlock_irqrestore(&fs_info->eb_leak_lock, flags);
49 }
50
51 static inline void btrfs_leak_debug_del_eb(struct extent_buffer *eb)
52 {
53         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
54         unsigned long flags;
55
56         spin_lock_irqsave(&fs_info->eb_leak_lock, flags);
57         list_del(&eb->leak_list);
58         spin_unlock_irqrestore(&fs_info->eb_leak_lock, flags);
59 }
60
61 void btrfs_extent_buffer_leak_debug_check(struct btrfs_fs_info *fs_info)
62 {
63         struct extent_buffer *eb;
64         unsigned long flags;
65
66         /*
67          * If we didn't get into open_ctree our allocated_ebs will not be
68          * initialized, so just skip this.
69          */
70         if (!fs_info->allocated_ebs.next)
71                 return;
72
73         WARN_ON(!list_empty(&fs_info->allocated_ebs));
74         spin_lock_irqsave(&fs_info->eb_leak_lock, flags);
75         while (!list_empty(&fs_info->allocated_ebs)) {
76                 eb = list_first_entry(&fs_info->allocated_ebs,
77                                       struct extent_buffer, leak_list);
78                 pr_err(
79         "BTRFS: buffer leak start %llu len %u refs %d bflags %lu owner %llu\n",
80                        eb->start, eb->len, atomic_read(&eb->refs), eb->bflags,
81                        btrfs_header_owner(eb));
82                 list_del(&eb->leak_list);
83                 WARN_ON_ONCE(1);
84                 kmem_cache_free(extent_buffer_cache, eb);
85         }
86         spin_unlock_irqrestore(&fs_info->eb_leak_lock, flags);
87 }
88 #else
89 #define btrfs_leak_debug_add_eb(eb)                     do {} while (0)
90 #define btrfs_leak_debug_del_eb(eb)                     do {} while (0)
91 #endif
92
93 /*
94  * Structure to record info about the bio being assembled, and other info like
95  * how many bytes are there before stripe/ordered extent boundary.
96  */
97 struct btrfs_bio_ctrl {
98         struct btrfs_bio *bbio;
99         enum btrfs_compression_type compress_type;
100         u32 len_to_oe_boundary;
101         blk_opf_t opf;
102         btrfs_bio_end_io_t end_io_func;
103         struct writeback_control *wbc;
104
105         /*
106          * The sectors of the page which are going to be submitted by
107          * extent_writepage_io().
108          * This is to avoid touching ranges covered by compression/inline.
109          */
110         unsigned long submit_bitmap;
111 };
112
113 static void submit_one_bio(struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl)
114 {
115         struct btrfs_bio *bbio = bio_ctrl->bbio;
116
117         if (!bbio)
118                 return;
119
120         /* Caller should ensure the bio has at least some range added */
121         ASSERT(bbio->bio.bi_iter.bi_size);
122
123         if (btrfs_op(&bbio->bio) == BTRFS_MAP_READ &&
124             bio_ctrl->compress_type != BTRFS_COMPRESS_NONE)
125                 btrfs_submit_compressed_read(bbio);
126         else
127                 btrfs_submit_bbio(bbio, 0);
128
129         /* The bbio is owned by the end_io handler now */
130         bio_ctrl->bbio = NULL;
131 }
132
133 /*
134  * Submit or fail the current bio in the bio_ctrl structure.
135  */
136 static void submit_write_bio(struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl, int ret)
137 {
138         struct btrfs_bio *bbio = bio_ctrl->bbio;
139
140         if (!bbio)
141                 return;
142
143         if (ret) {
144                 ASSERT(ret < 0);
145                 btrfs_bio_end_io(bbio, errno_to_blk_status(ret));
146                 /* The bio is owned by the end_io handler now */
147                 bio_ctrl->bbio = NULL;
148         } else {
149                 submit_one_bio(bio_ctrl);
150         }
151 }
152
153 int __init extent_buffer_init_cachep(void)
154 {
155         extent_buffer_cache = kmem_cache_create("btrfs_extent_buffer",
156                                                 sizeof(struct extent_buffer), 0, 0,
157                                                 NULL);
158         if (!extent_buffer_cache)
159                 return -ENOMEM;
160
161         return 0;
162 }
163
164 void __cold extent_buffer_free_cachep(void)
165 {
166         /*
167          * Make sure all delayed rcu free are flushed before we
168          * destroy caches.
169          */
170         rcu_barrier();
171         kmem_cache_destroy(extent_buffer_cache);
172 }
173
174 static void process_one_folio(struct btrfs_fs_info *fs_info,
175                               struct folio *folio, const struct folio *locked_folio,
176                               unsigned long page_ops, u64 start, u64 end)
177 {
178         u32 len;
179
180         ASSERT(end + 1 - start != 0 && end + 1 - start < U32_MAX);
181         len = end + 1 - start;
182
183         if (page_ops & PAGE_SET_ORDERED)
184                 btrfs_folio_clamp_set_ordered(fs_info, folio, start, len);
185         if (page_ops & PAGE_START_WRITEBACK) {
186                 btrfs_folio_clamp_clear_dirty(fs_info, folio, start, len);
187                 btrfs_folio_clamp_set_writeback(fs_info, folio, start, len);
188         }
189         if (page_ops & PAGE_END_WRITEBACK)
190                 btrfs_folio_clamp_clear_writeback(fs_info, folio, start, len);
191
192         if (folio != locked_folio && (page_ops & PAGE_UNLOCK))
193                 btrfs_folio_end_lock(fs_info, folio, start, len);
194 }
195
196 static void __process_folios_contig(struct address_space *mapping,
197                                     const struct folio *locked_folio, u64 start,
198                                     u64 end, unsigned long page_ops)
199 {
200         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(mapping->host);
201         pgoff_t start_index = start >> PAGE_SHIFT;
202         pgoff_t end_index = end >> PAGE_SHIFT;
203         pgoff_t index = start_index;
204         struct folio_batch fbatch;
205         int i;
206
207         folio_batch_init(&fbatch);
208         while (index <= end_index) {
209                 int found_folios;
210
211                 found_folios = filemap_get_folios_contig(mapping, &index,
212                                 end_index, &fbatch);
213                 for (i = 0; i < found_folios; i++) {
214                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
215
216                         process_one_folio(fs_info, folio, locked_folio,
217                                           page_ops, start, end);
218                 }
219                 folio_batch_release(&fbatch);
220                 cond_resched();
221         }
222 }
223
224 static noinline void __unlock_for_delalloc(const struct inode *inode,
225                                            const struct folio *locked_folio,
226                                            u64 start, u64 end)
227 {
228         unsigned long index = start >> PAGE_SHIFT;
229         unsigned long end_index = end >> PAGE_SHIFT;
230
231         ASSERT(locked_folio);
232         if (index == locked_folio->index && end_index == index)
233                 return;
234
235         __process_folios_contig(inode->i_mapping, locked_folio, start, end,
236                                 PAGE_UNLOCK);
237 }
238
239 static noinline int lock_delalloc_folios(struct inode *inode,
240                                          const struct folio *locked_folio,
241                                          u64 start, u64 end)
242 {
243         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
244         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
245         pgoff_t start_index = start >> PAGE_SHIFT;
246         pgoff_t end_index = end >> PAGE_SHIFT;
247         pgoff_t index = start_index;
248         u64 processed_end = start;
249         struct folio_batch fbatch;
250
251         if (index == locked_folio->index && index == end_index)
252                 return 0;
253
254         folio_batch_init(&fbatch);
255         while (index <= end_index) {
256                 unsigned int found_folios, i;
257
258                 found_folios = filemap_get_folios_contig(mapping, &index,
259                                 end_index, &fbatch);
260                 if (found_folios == 0)
261                         goto out;
262
263                 for (i = 0; i < found_folios; i++) {
264                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
265                         u64 range_start;
266                         u32 range_len;
267
268                         if (folio == locked_folio)
269                                 continue;
270
271                         folio_lock(folio);
272                         if (!folio_test_dirty(folio) || folio->mapping != mapping) {
273                                 folio_unlock(folio);
274                                 goto out;
275                         }
276                         range_start = max_t(u64, folio_pos(folio), start);
277                         range_len = min_t(u64, folio_pos(folio) + folio_size(folio),
278                                           end + 1) - range_start;
279                         btrfs_folio_set_lock(fs_info, folio, range_start, range_len);
280
281                         processed_end = range_start + range_len - 1;
282                 }
283                 folio_batch_release(&fbatch);
284                 cond_resched();
285         }
286
287         return 0;
288 out:
289         folio_batch_release(&fbatch);
290         if (processed_end > start)
291                 __unlock_for_delalloc(inode, locked_folio, start,
292                                       processed_end);
293         return -EAGAIN;
294 }
295
296 /*
297  * Find and lock a contiguous range of bytes in the file marked as delalloc, no
298  * more than @max_bytes.
299  *
300  * @start:      The original start bytenr to search.
301  *              Will store the extent range start bytenr.
302  * @end:        The original end bytenr of the search range
303  *              Will store the extent range end bytenr.
304  *
305  * Return true if we find a delalloc range which starts inside the original
306  * range, and @start/@end will store the delalloc range start/end.
307  *
308  * Return false if we can't find any delalloc range which starts inside the
309  * original range, and @start/@end will be the non-delalloc range start/end.
310  */
311 EXPORT_FOR_TESTS
312 noinline_for_stack bool find_lock_delalloc_range(struct inode *inode,
313                                                  struct folio *locked_folio,
314                                                  u64 *start, u64 *end)
315 {
316         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
317         struct extent_io_tree *tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
318         const u64 orig_start = *start;
319         const u64 orig_end = *end;
320         /* The sanity tests may not set a valid fs_info. */
321         u64 max_bytes = fs_info ? fs_info->max_extent_size : BTRFS_MAX_EXTENT_SIZE;
322         u64 delalloc_start;
323         u64 delalloc_end;
324         bool found;
325         struct extent_state *cached_state = NULL;
326         int ret;
327         int loops = 0;
328
329         /* Caller should pass a valid @end to indicate the search range end */
330         ASSERT(orig_end > orig_start);
331
332         /* The range should at least cover part of the folio */
333         ASSERT(!(orig_start >= folio_pos(locked_folio) + folio_size(locked_folio) ||
334                  orig_end <= folio_pos(locked_folio)));
335 again:
336         /* step one, find a bunch of delalloc bytes starting at start */
337         delalloc_start = *start;
338         delalloc_end = 0;
339         found = btrfs_find_delalloc_range(tree, &delalloc_start, &delalloc_end,
340                                           max_bytes, &cached_state);
341         if (!found || delalloc_end <= *start || delalloc_start > orig_end) {
342                 *start = delalloc_start;
343
344                 /* @delalloc_end can be -1, never go beyond @orig_end */
345                 *end = min(delalloc_end, orig_end);
346                 free_extent_state(cached_state);
347                 return false;
348         }
349
350         /*
351          * start comes from the offset of locked_folio.  We have to lock
352          * folios in order, so we can't process delalloc bytes before
353          * locked_folio
354          */
355         if (delalloc_start < *start)
356                 delalloc_start = *start;
357
358         /*
359          * make sure to limit the number of folios we try to lock down
360          */
361         if (delalloc_end + 1 - delalloc_start > max_bytes)
362                 delalloc_end = delalloc_start + max_bytes - 1;
363
364         /* step two, lock all the folioss after the folios that has start */
365         ret = lock_delalloc_folios(inode, locked_folio, delalloc_start,
366                                    delalloc_end);
367         ASSERT(!ret || ret == -EAGAIN);
368         if (ret == -EAGAIN) {
369                 /* some of the folios are gone, lets avoid looping by
370                  * shortening the size of the delalloc range we're searching
371                  */
372                 free_extent_state(cached_state);
373                 cached_state = NULL;
374                 if (!loops) {
375                         max_bytes = PAGE_SIZE;
376                         loops = 1;
377                         goto again;
378                 } else {
379                         found = false;
380                         goto out_failed;
381                 }
382         }
383
384         /* step three, lock the state bits for the whole range */
385         lock_extent(tree, delalloc_start, delalloc_end, &cached_state);
386
387         /* then test to make sure it is all still delalloc */
388         ret = test_range_bit(tree, delalloc_start, delalloc_end,
389                              EXTENT_DELALLOC, cached_state);
390
391         unlock_extent(tree, delalloc_start, delalloc_end, &cached_state);
392         if (!ret) {
393                 __unlock_for_delalloc(inode, locked_folio, delalloc_start,
394                                       delalloc_end);
395                 cond_resched();
396                 goto again;
397         }
398         *start = delalloc_start;
399         *end = delalloc_end;
400 out_failed:
401         return found;
402 }
403
404 void extent_clear_unlock_delalloc(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
405                                   const struct folio *locked_folio,
406                                   struct extent_state **cached,
407                                   u32 clear_bits, unsigned long page_ops)
408 {
409         clear_extent_bit(&inode->io_tree, start, end, clear_bits, cached);
410
411         __process_folios_contig(inode->vfs_inode.i_mapping, locked_folio, start,
412                                 end, page_ops);
413 }
414
415 static bool btrfs_verify_folio(struct folio *folio, u64 start, u32 len)
416 {
417         struct btrfs_fs_info *fs_info = folio_to_fs_info(folio);
418
419         if (!fsverity_active(folio->mapping->host) ||
420             btrfs_folio_test_uptodate(fs_info, folio, start, len) ||
421             start >= i_size_read(folio->mapping->host))
422                 return true;
423         return fsverity_verify_folio(folio);
424 }
425
426 static void end_folio_read(struct folio *folio, bool uptodate, u64 start, u32 len)
427 {
428         struct btrfs_fs_info *fs_info = folio_to_fs_info(folio);
429
430         ASSERT(folio_pos(folio) <= start &&
431                start + len <= folio_pos(folio) + PAGE_SIZE);
432
433         if (uptodate && btrfs_verify_folio(folio, start, len))
434                 btrfs_folio_set_uptodate(fs_info, folio, start, len);
435         else
436                 btrfs_folio_clear_uptodate(fs_info, folio, start, len);
437
438         if (!btrfs_is_subpage(fs_info, folio->mapping))
439                 folio_unlock(folio);
440         else
441                 btrfs_folio_end_lock(fs_info, folio, start, len);
442 }
443
444 /*
445  * After a write IO is done, we need to:
446  *
447  * - clear the uptodate bits on error
448  * - clear the writeback bits in the extent tree for the range
449  * - filio_end_writeback()  if there is no more pending io for the folio
450  *
451  * Scheduling is not allowed, so the extent state tree is expected
452  * to have one and only one object corresponding to this IO.
453  */
454 static void end_bbio_data_write(struct btrfs_bio *bbio)
455 {
456         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
457         struct bio *bio = &bbio->bio;
458         int error = blk_status_to_errno(bio->bi_status);
459         struct folio_iter fi;
460         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
461
462         ASSERT(!bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
463         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
464                 struct folio *folio = fi.folio;
465                 u64 start = folio_pos(folio) + fi.offset;
466                 u32 len = fi.length;
467
468                 /* Only order 0 (single page) folios are allowed for data. */
469                 ASSERT(folio_order(folio) == 0);
470
471                 /* Our read/write should always be sector aligned. */
472                 if (!IS_ALIGNED(fi.offset, sectorsize))
473                         btrfs_err(fs_info,
474                 "partial page write in btrfs with offset %zu and length %zu",
475                                   fi.offset, fi.length);
476                 else if (!IS_ALIGNED(fi.length, sectorsize))
477                         btrfs_info(fs_info,
478                 "incomplete page write with offset %zu and length %zu",
479                                    fi.offset, fi.length);
480
481                 btrfs_finish_ordered_extent(bbio->ordered, folio, start, len,
482                                             !error);
483                 if (error)
484                         mapping_set_error(folio->mapping, error);
485                 btrfs_folio_clear_writeback(fs_info, folio, start, len);
486         }
487
488         bio_put(bio);
489 }
490
491 static void begin_folio_read(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct folio *folio)
492 {
493         ASSERT(folio_test_locked(folio));
494         if (!btrfs_is_subpage(fs_info, folio->mapping))
495                 return;
496
497         ASSERT(folio_test_private(folio));
498         btrfs_folio_set_lock(fs_info, folio, folio_pos(folio), PAGE_SIZE);
499 }
500
501 /*
502  * After a data read IO is done, we need to:
503  *
504  * - clear the uptodate bits on error
505  * - set the uptodate bits if things worked
506  * - set the folio up to date if all extents in the tree are uptodate
507  * - clear the lock bit in the extent tree
508  * - unlock the folio if there are no other extents locked for it
509  *
510  * Scheduling is not allowed, so the extent state tree is expected
511  * to have one and only one object corresponding to this IO.
512  */
513 static void end_bbio_data_read(struct btrfs_bio *bbio)
514 {
515         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
516         struct bio *bio = &bbio->bio;
517         struct folio_iter fi;
518         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
519
520         ASSERT(!bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
521         bio_for_each_folio_all(fi, &bbio->bio) {
522                 bool uptodate = !bio->bi_status;
523                 struct folio *folio = fi.folio;
524                 struct inode *inode = folio->mapping->host;
525                 u64 start;
526                 u64 end;
527                 u32 len;
528
529                 /* For now only order 0 folios are supported for data. */
530                 ASSERT(folio_order(folio) == 0);
531                 btrfs_debug(fs_info,
532                         "%s: bi_sector=%llu, err=%d, mirror=%u",
533                         __func__, bio->bi_iter.bi_sector, bio->bi_status,
534                         bbio->mirror_num);
535
536                 /*
537                  * We always issue full-sector reads, but if some block in a
538                  * folio fails to read, blk_update_request() will advance
539                  * bv_offset and adjust bv_len to compensate.  Print a warning
540                  * for unaligned offsets, and an error if they don't add up to
541                  * a full sector.
542                  */
543                 if (!IS_ALIGNED(fi.offset, sectorsize))
544                         btrfs_err(fs_info,
545                 "partial page read in btrfs with offset %zu and length %zu",
546                                   fi.offset, fi.length);
547                 else if (!IS_ALIGNED(fi.offset + fi.length, sectorsize))
548                         btrfs_info(fs_info,
549                 "incomplete page read with offset %zu and length %zu",
550                                    fi.offset, fi.length);
551
552                 start = folio_pos(folio) + fi.offset;
553                 end = start + fi.length - 1;
554                 len = fi.length;
555
556                 if (likely(uptodate)) {
557                         loff_t i_size = i_size_read(inode);
558                         pgoff_t end_index = i_size >> folio_shift(folio);
559
560                         /*
561                          * Zero out the remaining part if this range straddles
562                          * i_size.
563                          *
564                          * Here we should only zero the range inside the folio,
565                          * not touch anything else.
566                          *
567                          * NOTE: i_size is exclusive while end is inclusive.
568                          */
569                         if (folio_index(folio) == end_index && i_size <= end) {
570                                 u32 zero_start = max(offset_in_folio(folio, i_size),
571                                                      offset_in_folio(folio, start));
572                                 u32 zero_len = offset_in_folio(folio, end) + 1 -
573                                                zero_start;
574
575                                 folio_zero_range(folio, zero_start, zero_len);
576                         }
577                 }
578
579                 /* Update page status and unlock. */
580                 end_folio_read(folio, uptodate, start, len);
581         }
582         bio_put(bio);
583 }
584
585 /*
586  * Populate every free slot in a provided array with folios using GFP_NOFS.
587  *
588  * @nr_folios:   number of folios to allocate
589  * @folio_array: the array to fill with folios; any existing non-NULL entries in
590  *               the array will be skipped
591  *
592  * Return: 0        if all folios were able to be allocated;
593  *         -ENOMEM  otherwise, the partially allocated folios would be freed and
594  *                  the array slots zeroed
595  */
596 int btrfs_alloc_folio_array(unsigned int nr_folios, struct folio **folio_array)
597 {
598         for (int i = 0; i < nr_folios; i++) {
599                 if (folio_array[i])
600                         continue;
601                 folio_array[i] = folio_alloc(GFP_NOFS, 0);
602                 if (!folio_array[i])
603                         goto error;
604         }
605         return 0;
606 error:
607         for (int i = 0; i < nr_folios; i++) {
608                 if (folio_array[i])
609                         folio_put(folio_array[i]);
610         }
611         return -ENOMEM;
612 }
613
614 /*
615  * Populate every free slot in a provided array with pages, using GFP_NOFS.
616  *
617  * @nr_pages:   number of pages to allocate
618  * @page_array: the array to fill with pages; any existing non-null entries in
619  *              the array will be skipped
620  * @nofail:     whether using __GFP_NOFAIL flag
621  *
622  * Return: 0        if all pages were able to be allocated;
623  *         -ENOMEM  otherwise, the partially allocated pages would be freed and
624  *                  the array slots zeroed
625  */
626 int btrfs_alloc_page_array(unsigned int nr_pages, struct page **page_array,
627                            bool nofail)
628 {
629         const gfp_t gfp = nofail ? (GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL) : GFP_NOFS;
630         unsigned int allocated;
631
632         for (allocated = 0; allocated < nr_pages;) {
633                 unsigned int last = allocated;
634
635                 allocated = alloc_pages_bulk_array(gfp, nr_pages, page_array);
636                 if (unlikely(allocated == last)) {
637                         /* No progress, fail and do cleanup. */
638                         for (int i = 0; i < allocated; i++) {
639                                 __free_page(page_array[i]);
640                                 page_array[i] = NULL;
641                         }
642                         return -ENOMEM;
643                 }
644         }
645         return 0;
646 }
647
648 /*
649  * Populate needed folios for the extent buffer.
650  *
651  * For now, the folios populated are always in order 0 (aka, single page).
652  */
653 static int alloc_eb_folio_array(struct extent_buffer *eb, bool nofail)
654 {
655         struct page *page_array[INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES] = { 0 };
656         int num_pages = num_extent_pages(eb);
657         int ret;
658
659         ret = btrfs_alloc_page_array(num_pages, page_array, nofail);
660         if (ret < 0)
661                 return ret;
662
663         for (int i = 0; i < num_pages; i++)
664                 eb->folios[i] = page_folio(page_array[i]);
665         eb->folio_size = PAGE_SIZE;
666         eb->folio_shift = PAGE_SHIFT;
667         return 0;
668 }
669
670 static bool btrfs_bio_is_contig(struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl,
671                                 struct folio *folio, u64 disk_bytenr,
672                                 unsigned int pg_offset)
673 {
674         struct bio *bio = &bio_ctrl->bbio->bio;
675         struct bio_vec *bvec = bio_last_bvec_all(bio);
676         const sector_t sector = disk_bytenr >> SECTOR_SHIFT;
677         struct folio *bv_folio = page_folio(bvec->bv_page);
678
679         if (bio_ctrl->compress_type != BTRFS_COMPRESS_NONE) {
680                 /*
681                  * For compression, all IO should have its logical bytenr set
682                  * to the starting bytenr of the compressed extent.
683                  */
684                 return bio->bi_iter.bi_sector == sector;
685         }
686
687         /*
688          * The contig check requires the following conditions to be met:
689          *
690          * 1) The folios are belonging to the same inode
691          *    This is implied by the call chain.
692          *
693          * 2) The range has adjacent logical bytenr
694          *
695          * 3) The range has adjacent file offset
696          *    This is required for the usage of btrfs_bio->file_offset.
697          */
698         return bio_end_sector(bio) == sector &&
699                 folio_pos(bv_folio) + bvec->bv_offset + bvec->bv_len ==
700                 folio_pos(folio) + pg_offset;
701 }
702
703 static void alloc_new_bio(struct btrfs_inode *inode,
704                           struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl,
705                           u64 disk_bytenr, u64 file_offset)
706 {
707         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
708         struct btrfs_bio *bbio;
709
710         bbio = btrfs_bio_alloc(BIO_MAX_VECS, bio_ctrl->opf, fs_info,
711                                bio_ctrl->end_io_func, NULL);
712         bbio->bio.bi_iter.bi_sector = disk_bytenr >> SECTOR_SHIFT;
713         bbio->inode = inode;
714         bbio->file_offset = file_offset;
715         bio_ctrl->bbio = bbio;
716         bio_ctrl->len_to_oe_boundary = U32_MAX;
717
718         /* Limit data write bios to the ordered boundary. */
719         if (bio_ctrl->wbc) {
720                 struct btrfs_ordered_extent *ordered;
721
722                 ordered = btrfs_lookup_ordered_extent(inode, file_offset);
723                 if (ordered) {
724                         bio_ctrl->len_to_oe_boundary = min_t(u32, U32_MAX,
725                                         ordered->file_offset +
726                                         ordered->disk_num_bytes - file_offset);
727                         bbio->ordered = ordered;
728                 }
729
730                 /*
731                  * Pick the last added device to support cgroup writeback.  For
732                  * multi-device file systems this means blk-cgroup policies have
733                  * to always be set on the last added/replaced device.
734                  * This is a bit odd but has been like that for a long time.
735                  */
736                 bio_set_dev(&bbio->bio, fs_info->fs_devices->latest_dev->bdev);
737                 wbc_init_bio(bio_ctrl->wbc, &bbio->bio);
738         }
739 }
740
741 /*
742  * @disk_bytenr: logical bytenr where the write will be
743  * @page:       page to add to the bio
744  * @size:       portion of page that we want to write to
745  * @pg_offset:  offset of the new bio or to check whether we are adding
746  *              a contiguous page to the previous one
747  *
748  * The will either add the page into the existing @bio_ctrl->bbio, or allocate a
749  * new one in @bio_ctrl->bbio.
750  * The mirror number for this IO should already be initizlied in
751  * @bio_ctrl->mirror_num.
752  */
753 static void submit_extent_folio(struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl,
754                                u64 disk_bytenr, struct folio *folio,
755                                size_t size, unsigned long pg_offset)
756 {
757         struct btrfs_inode *inode = folio_to_inode(folio);
758
759         ASSERT(pg_offset + size <= PAGE_SIZE);
760         ASSERT(bio_ctrl->end_io_func);
761
762         if (bio_ctrl->bbio &&
763             !btrfs_bio_is_contig(bio_ctrl, folio, disk_bytenr, pg_offset))
764                 submit_one_bio(bio_ctrl);
765
766         do {
767                 u32 len = size;
768
769                 /* Allocate new bio if needed */
770                 if (!bio_ctrl->bbio) {
771                         alloc_new_bio(inode, bio_ctrl, disk_bytenr,
772                                       folio_pos(folio) + pg_offset);
773                 }
774
775                 /* Cap to the current ordered extent boundary if there is one. */
776                 if (len > bio_ctrl->len_to_oe_boundary) {
777                         ASSERT(bio_ctrl->compress_type == BTRFS_COMPRESS_NONE);
778                         ASSERT(is_data_inode(inode));
779                         len = bio_ctrl->len_to_oe_boundary;
780                 }
781
782                 if (!bio_add_folio(&bio_ctrl->bbio->bio, folio, len, pg_offset)) {
783                         /* bio full: move on to a new one */
784                         submit_one_bio(bio_ctrl);
785                         continue;
786                 }
787
788                 if (bio_ctrl->wbc)
789                         wbc_account_cgroup_owner(bio_ctrl->wbc, folio,
790                                                  len);
791
792                 size -= len;
793                 pg_offset += len;
794                 disk_bytenr += len;
795
796                 /*
797                  * len_to_oe_boundary defaults to U32_MAX, which isn't folio or
798                  * sector aligned.  alloc_new_bio() then sets it to the end of
799                  * our ordered extent for writes into zoned devices.
800                  *
801                  * When len_to_oe_boundary is tracking an ordered extent, we
802                  * trust the ordered extent code to align things properly, and
803                  * the check above to cap our write to the ordered extent
804                  * boundary is correct.
805                  *
806                  * When len_to_oe_boundary is U32_MAX, the cap above would
807                  * result in a 4095 byte IO for the last folio right before
808                  * we hit the bio limit of UINT_MAX.  bio_add_folio() has all
809                  * the checks required to make sure we don't overflow the bio,
810                  * and we should just ignore len_to_oe_boundary completely
811                  * unless we're using it to track an ordered extent.
812                  *
813                  * It's pretty hard to make a bio sized U32_MAX, but it can
814                  * happen when the page cache is able to feed us contiguous
815                  * folios for large extents.
816                  */
817                 if (bio_ctrl->len_to_oe_boundary != U32_MAX)
818                         bio_ctrl->len_to_oe_boundary -= len;
819
820                 /* Ordered extent boundary: move on to a new bio. */
821                 if (bio_ctrl->len_to_oe_boundary == 0)
822                         submit_one_bio(bio_ctrl);
823         } while (size);
824 }
825
826 static int attach_extent_buffer_folio(struct extent_buffer *eb,
827                                       struct folio *folio,
828                                       struct btrfs_subpage *prealloc)
829 {
830         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
831         int ret = 0;
832
833         /*
834          * If the page is mapped to btree inode, we should hold the private
835          * lock to prevent race.
836          * For cloned or dummy extent buffers, their pages are not mapped and
837          * will not race with any other ebs.
838          */
839         if (folio->mapping)
840                 lockdep_assert_held(&folio->mapping->i_private_lock);
841
842         if (fs_info->nodesize >= PAGE_SIZE) {
843                 if (!folio_test_private(folio))
844                         folio_attach_private(folio, eb);
845                 else
846                         WARN_ON(folio_get_private(folio) != eb);
847                 return 0;
848         }
849
850         /* Already mapped, just free prealloc */
851         if (folio_test_private(folio)) {
852                 btrfs_free_subpage(prealloc);
853                 return 0;
854         }
855
856         if (prealloc)
857                 /* Has preallocated memory for subpage */
858                 folio_attach_private(folio, prealloc);
859         else
860                 /* Do new allocation to attach subpage */
861                 ret = btrfs_attach_subpage(fs_info, folio, BTRFS_SUBPAGE_METADATA);
862         return ret;
863 }
864
865 int set_page_extent_mapped(struct page *page)
866 {
867         return set_folio_extent_mapped(page_folio(page));
868 }
869
870 int set_folio_extent_mapped(struct folio *folio)
871 {
872         struct btrfs_fs_info *fs_info;
873
874         ASSERT(folio->mapping);
875
876         if (folio_test_private(folio))
877                 return 0;
878
879         fs_info = folio_to_fs_info(folio);
880
881         if (btrfs_is_subpage(fs_info, folio->mapping))
882                 return btrfs_attach_subpage(fs_info, folio, BTRFS_SUBPAGE_DATA);
883
884         folio_attach_private(folio, (void *)EXTENT_FOLIO_PRIVATE);
885         return 0;
886 }
887
888 void clear_folio_extent_mapped(struct folio *folio)
889 {
890         struct btrfs_fs_info *fs_info;
891
892         ASSERT(folio->mapping);
893
894         if (!folio_test_private(folio))
895                 return;
896
897         fs_info = folio_to_fs_info(folio);
898         if (btrfs_is_subpage(fs_info, folio->mapping))
899                 return btrfs_detach_subpage(fs_info, folio);
900
901         folio_detach_private(folio);
902 }
903
904 static struct extent_map *__get_extent_map(struct inode *inode,
905                                            struct folio *folio, u64 start,
906                                            u64 len, struct extent_map **em_cached)
907 {
908         struct extent_map *em;
909         struct extent_state *cached_state = NULL;
910
911         ASSERT(em_cached);
912
913         if (*em_cached) {
914                 em = *em_cached;
915                 if (extent_map_in_tree(em) && start >= em->start &&
916                     start < extent_map_end(em)) {
917                         refcount_inc(&em->refs);
918                         return em;
919                 }
920
921                 free_extent_map(em);
922                 *em_cached = NULL;
923         }
924
925         btrfs_lock_and_flush_ordered_range(BTRFS_I(inode), start, start + len - 1, &cached_state);
926         em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), folio, start, len);
927         if (!IS_ERR(em)) {
928                 BUG_ON(*em_cached);
929                 refcount_inc(&em->refs);
930                 *em_cached = em;
931         }
932         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, start, start + len - 1, &cached_state);
933
934         return em;
935 }
936 /*
937  * basic readpage implementation.  Locked extent state structs are inserted
938  * into the tree that are removed when the IO is done (by the end_io
939  * handlers)
940  * XXX JDM: This needs looking at to ensure proper page locking
941  * return 0 on success, otherwise return error
942  */
943 static int btrfs_do_readpage(struct folio *folio, struct extent_map **em_cached,
944                       struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl, u64 *prev_em_start)
945 {
946         struct inode *inode = folio->mapping->host;
947         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
948         u64 start = folio_pos(folio);
949         const u64 end = start + PAGE_SIZE - 1;
950         u64 cur = start;
951         u64 extent_offset;
952         u64 last_byte = i_size_read(inode);
953         u64 block_start;
954         struct extent_map *em;
955         int ret = 0;
956         size_t pg_offset = 0;
957         size_t iosize;
958         size_t blocksize = fs_info->sectorsize;
959
960         ret = set_folio_extent_mapped(folio);
961         if (ret < 0) {
962                 folio_unlock(folio);
963                 return ret;
964         }
965
966         if (folio->index == last_byte >> folio_shift(folio)) {
967                 size_t zero_offset = offset_in_folio(folio, last_byte);
968
969                 if (zero_offset) {
970                         iosize = folio_size(folio) - zero_offset;
971                         folio_zero_range(folio, zero_offset, iosize);
972                 }
973         }
974         bio_ctrl->end_io_func = end_bbio_data_read;
975         begin_folio_read(fs_info, folio);
976         while (cur <= end) {
977                 enum btrfs_compression_type compress_type = BTRFS_COMPRESS_NONE;
978                 bool force_bio_submit = false;
979                 u64 disk_bytenr;
980
981                 ASSERT(IS_ALIGNED(cur, fs_info->sectorsize));
982                 if (cur >= last_byte) {
983                         iosize = folio_size(folio) - pg_offset;
984                         folio_zero_range(folio, pg_offset, iosize);
985                         end_folio_read(folio, true, cur, iosize);
986                         break;
987                 }
988                 em = __get_extent_map(inode, folio, cur, end - cur + 1,
989                                       em_cached);
990                 if (IS_ERR(em)) {
991                         end_folio_read(folio, false, cur, end + 1 - cur);
992                         return PTR_ERR(em);
993                 }
994                 extent_offset = cur - em->start;
995                 BUG_ON(extent_map_end(em) <= cur);
996                 BUG_ON(end < cur);
997
998                 compress_type = extent_map_compression(em);
999
1000                 iosize = min(extent_map_end(em) - cur, end - cur + 1);
1001                 iosize = ALIGN(iosize, blocksize);
1002                 if (compress_type != BTRFS_COMPRESS_NONE)
1003                         disk_bytenr = em->disk_bytenr;
1004                 else
1005                         disk_bytenr = extent_map_block_start(em) + extent_offset;
1006                 block_start = extent_map_block_start(em);
1007                 if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)
1008                         block_start = EXTENT_MAP_HOLE;
1009
1010                 /*
1011                  * If we have a file range that points to a compressed extent
1012                  * and it's followed by a consecutive file range that points
1013                  * to the same compressed extent (possibly with a different
1014                  * offset and/or length, so it either points to the whole extent
1015                  * or only part of it), we must make sure we do not submit a
1016                  * single bio to populate the folios for the 2 ranges because
1017                  * this makes the compressed extent read zero out the folios
1018                  * belonging to the 2nd range. Imagine the following scenario:
1019                  *
1020                  *  File layout
1021                  *  [0 - 8K]                     [8K - 24K]
1022                  *    |                               |
1023                  *    |                               |
1024                  * points to extent X,         points to extent X,
1025                  * offset 4K, length of 8K     offset 0, length 16K
1026                  *
1027                  * [extent X, compressed length = 4K uncompressed length = 16K]
1028                  *
1029                  * If the bio to read the compressed extent covers both ranges,
1030                  * it will decompress extent X into the folios belonging to the
1031                  * first range and then it will stop, zeroing out the remaining
1032                  * folios that belong to the other range that points to extent X.
1033                  * So here we make sure we submit 2 bios, one for the first
1034                  * range and another one for the third range. Both will target
1035                  * the same physical extent from disk, but we can't currently
1036                  * make the compressed bio endio callback populate the folios
1037                  * for both ranges because each compressed bio is tightly
1038                  * coupled with a single extent map, and each range can have
1039                  * an extent map with a different offset value relative to the
1040                  * uncompressed data of our extent and different lengths. This
1041                  * is a corner case so we prioritize correctness over
1042                  * non-optimal behavior (submitting 2 bios for the same extent).
1043                  */
1044                 if (compress_type != BTRFS_COMPRESS_NONE &&
1045                     prev_em_start && *prev_em_start != (u64)-1 &&
1046                     *prev_em_start != em->start)
1047                         force_bio_submit = true;
1048
1049                 if (prev_em_start)
1050                         *prev_em_start = em->start;
1051
1052                 free_extent_map(em);
1053                 em = NULL;
1054
1055                 /* we've found a hole, just zero and go on */
1056                 if (block_start == EXTENT_MAP_HOLE) {
1057                         folio_zero_range(folio, pg_offset, iosize);
1058
1059                         end_folio_read(folio, true, cur, iosize);
1060                         cur = cur + iosize;
1061                         pg_offset += iosize;
1062                         continue;
1063                 }
1064                 /* the get_extent function already copied into the folio */
1065                 if (block_start == EXTENT_MAP_INLINE) {
1066                         end_folio_read(folio, true, cur, iosize);
1067                         cur = cur + iosize;
1068                         pg_offset += iosize;
1069                         continue;
1070                 }
1071
1072                 if (bio_ctrl->compress_type != compress_type) {
1073                         submit_one_bio(bio_ctrl);
1074                         bio_ctrl->compress_type = compress_type;
1075                 }
1076
1077                 if (force_bio_submit)
1078                         submit_one_bio(bio_ctrl);
1079                 submit_extent_folio(bio_ctrl, disk_bytenr, folio, iosize,
1080                                     pg_offset);
1081                 cur = cur + iosize;
1082                 pg_offset += iosize;
1083         }
1084
1085         return 0;
1086 }
1087
1088 int btrfs_read_folio(struct file *file, struct folio *folio)
1089 {
1090         struct btrfs_bio_ctrl bio_ctrl = { .opf = REQ_OP_READ };
1091         struct extent_map *em_cached = NULL;
1092         int ret;
1093
1094         ret = btrfs_do_readpage(folio, &em_cached, &bio_ctrl, NULL);
1095         free_extent_map(em_cached);
1096
1097         /*
1098          * If btrfs_do_readpage() failed we will want to submit the assembled
1099          * bio to do the cleanup.
1100          */
1101         submit_one_bio(&bio_ctrl);
1102         return ret;
1103 }
1104
1105 static void set_delalloc_bitmap(struct folio *folio, unsigned long *delalloc_bitmap,
1106                                 u64 start, u32 len)
1107 {
1108         struct btrfs_fs_info *fs_info = folio_to_fs_info(folio);
1109         const u64 folio_start = folio_pos(folio);
1110         unsigned int start_bit;
1111         unsigned int nbits;
1112
1113         ASSERT(start >= folio_start && start + len <= folio_start + PAGE_SIZE);
1114         start_bit = (start - folio_start) >> fs_info->sectorsize_bits;
1115         nbits = len >> fs_info->sectorsize_bits;
1116         ASSERT(bitmap_test_range_all_zero(delalloc_bitmap, start_bit, nbits));
1117         bitmap_set(delalloc_bitmap, start_bit, nbits);
1118 }
1119
1120 static bool find_next_delalloc_bitmap(struct folio *folio,
1121                                       unsigned long *delalloc_bitmap, u64 start,
1122                                       u64 *found_start, u32 *found_len)
1123 {
1124         struct btrfs_fs_info *fs_info = folio_to_fs_info(folio);
1125         const u64 folio_start = folio_pos(folio);
1126         const unsigned int bitmap_size = fs_info->sectors_per_page;
1127         unsigned int start_bit;
1128         unsigned int first_zero;
1129         unsigned int first_set;
1130
1131         ASSERT(start >= folio_start && start < folio_start + PAGE_SIZE);
1132
1133         start_bit = (start - folio_start) >> fs_info->sectorsize_bits;
1134         first_set = find_next_bit(delalloc_bitmap, bitmap_size, start_bit);
1135         if (first_set >= bitmap_size)
1136                 return false;
1137
1138         *found_start = folio_start + (first_set << fs_info->sectorsize_bits);
1139         first_zero = find_next_zero_bit(delalloc_bitmap, bitmap_size, first_set);
1140         *found_len = (first_zero - first_set) << fs_info->sectorsize_bits;
1141         return true;
1142 }
1143
1144 /*
1145  * helper for extent_writepage(), doing all of the delayed allocation setup.
1146  *
1147  * This returns 1 if btrfs_run_delalloc_range function did all the work required
1148  * to write the page (copy into inline extent).  In this case the IO has
1149  * been started and the page is already unlocked.
1150  *
1151  * This returns 0 if all went well (page still locked)
1152  * This returns < 0 if there were errors (page still locked)
1153  */
1154 static noinline_for_stack int writepage_delalloc(struct btrfs_inode *inode,
1155                                                  struct folio *folio,
1156                                                  struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl)
1157 {
1158         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(&inode->vfs_inode);
1159         struct writeback_control *wbc = bio_ctrl->wbc;
1160         const bool is_subpage = btrfs_is_subpage(fs_info, folio->mapping);
1161         const u64 page_start = folio_pos(folio);
1162         const u64 page_end = page_start + folio_size(folio) - 1;
1163         unsigned long delalloc_bitmap = 0;
1164         /*
1165          * Save the last found delalloc end. As the delalloc end can go beyond
1166          * page boundary, thus we cannot rely on subpage bitmap to locate the
1167          * last delalloc end.
1168          */
1169         u64 last_delalloc_end = 0;
1170         u64 delalloc_start = page_start;
1171         u64 delalloc_end = page_end;
1172         u64 delalloc_to_write = 0;
1173         int ret = 0;
1174         int bit;
1175
1176         /* Save the dirty bitmap as our submission bitmap will be a subset of it. */
1177         if (btrfs_is_subpage(fs_info, inode->vfs_inode.i_mapping)) {
1178                 ASSERT(fs_info->sectors_per_page > 1);
1179                 btrfs_get_subpage_dirty_bitmap(fs_info, folio, &bio_ctrl->submit_bitmap);
1180         } else {
1181                 bio_ctrl->submit_bitmap = 1;
1182         }
1183
1184         for_each_set_bit(bit, &bio_ctrl->submit_bitmap, fs_info->sectors_per_page) {
1185                 u64 start = page_start + (bit << fs_info->sectorsize_bits);
1186
1187                 btrfs_folio_set_lock(fs_info, folio, start, fs_info->sectorsize);
1188         }
1189
1190         /* Lock all (subpage) delalloc ranges inside the folio first. */
1191         while (delalloc_start < page_end) {
1192                 delalloc_end = page_end;
1193                 if (!find_lock_delalloc_range(&inode->vfs_inode, folio,
1194                                               &delalloc_start, &delalloc_end)) {
1195                         delalloc_start = delalloc_end + 1;
1196                         continue;
1197                 }
1198                 set_delalloc_bitmap(folio, &delalloc_bitmap, delalloc_start,
1199                                     min(delalloc_end, page_end) + 1 - delalloc_start);
1200                 last_delalloc_end = delalloc_end;
1201                 delalloc_start = delalloc_end + 1;
1202         }
1203         delalloc_start = page_start;
1204
1205         if (!last_delalloc_end)
1206                 goto out;
1207
1208         /* Run the delalloc ranges for the above locked ranges. */
1209         while (delalloc_start < page_end) {
1210                 u64 found_start;
1211                 u32 found_len;
1212                 bool found;
1213
1214                 if (!is_subpage) {
1215                         /*
1216                          * For non-subpage case, the found delalloc range must
1217                          * cover this folio and there must be only one locked
1218                          * delalloc range.
1219                          */
1220                         found_start = page_start;
1221                         found_len = last_delalloc_end + 1 - found_start;
1222                         found = true;
1223                 } else {
1224                         found = find_next_delalloc_bitmap(folio, &delalloc_bitmap,
1225                                         delalloc_start, &found_start, &found_len);
1226                 }
1227                 if (!found)
1228                         break;
1229                 /*
1230                  * The subpage range covers the last sector, the delalloc range may
1231                  * end beyond the folio boundary, use the saved delalloc_end
1232                  * instead.
1233                  */
1234                 if (found_start + found_len >= page_end)
1235                         found_len = last_delalloc_end + 1 - found_start;
1236
1237                 if (ret >= 0) {
1238                         /* No errors hit so far, run the current delalloc range. */
1239                         ret = btrfs_run_delalloc_range(inode, folio,
1240                                                        found_start,
1241                                                        found_start + found_len - 1,
1242                                                        wbc);
1243                 } else {
1244                         /*
1245                          * We've hit an error during previous delalloc range,
1246                          * have to cleanup the remaining locked ranges.
1247                          */
1248                         unlock_extent(&inode->io_tree, found_start,
1249                                       found_start + found_len - 1, NULL);
1250                         __unlock_for_delalloc(&inode->vfs_inode, folio,
1251                                               found_start,
1252                                               found_start + found_len - 1);
1253                 }
1254
1255                 /*
1256                  * We have some ranges that's going to be submitted asynchronously
1257                  * (compression or inline).  These range have their own control
1258                  * on when to unlock the pages.  We should not touch them
1259                  * anymore, so clear the range from the submission bitmap.
1260                  */
1261                 if (ret > 0) {
1262                         unsigned int start_bit = (found_start - page_start) >>
1263                                                  fs_info->sectorsize_bits;
1264                         unsigned int end_bit = (min(page_end + 1, found_start + found_len) -
1265                                                 page_start) >> fs_info->sectorsize_bits;
1266                         bitmap_clear(&bio_ctrl->submit_bitmap, start_bit, end_bit - start_bit);
1267                 }
1268                 /*
1269                  * Above btrfs_run_delalloc_range() may have unlocked the folio,
1270                  * thus for the last range, we cannot touch the folio anymore.
1271                  */
1272                 if (found_start + found_len >= last_delalloc_end + 1)
1273                         break;
1274
1275                 delalloc_start = found_start + found_len;
1276         }
1277         if (ret < 0)
1278                 return ret;
1279 out:
1280         if (last_delalloc_end)
1281                 delalloc_end = last_delalloc_end;
1282         else
1283                 delalloc_end = page_end;
1284         /*
1285          * delalloc_end is already one less than the total length, so
1286          * we don't subtract one from PAGE_SIZE
1287          */
1288         delalloc_to_write +=
1289                 DIV_ROUND_UP(delalloc_end + 1 - page_start, PAGE_SIZE);
1290
1291         /*
1292          * If all ranges are submitted asynchronously, we just need to account
1293          * for them here.
1294          */
1295         if (bitmap_empty(&bio_ctrl->submit_bitmap, fs_info->sectors_per_page)) {
1296                 wbc->nr_to_write -= delalloc_to_write;
1297                 return 1;
1298         }
1299
1300         if (wbc->nr_to_write < delalloc_to_write) {
1301                 int thresh = 8192;
1302
1303                 if (delalloc_to_write < thresh * 2)
1304                         thresh = delalloc_to_write;
1305                 wbc->nr_to_write = min_t(u64, delalloc_to_write,
1306                                          thresh);
1307         }
1308
1309         return 0;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Return 0 if we have submitted or queued the sector for submission.
1314  * Return <0 for critical errors.
1315  *
1316  * Caller should make sure filepos < i_size and handle filepos >= i_size case.
1317  */
1318 static int submit_one_sector(struct btrfs_inode *inode,
1319                              struct folio *folio,
1320                              u64 filepos, struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl,
1321                              loff_t i_size)
1322 {
1323         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1324         struct extent_map *em;
1325         u64 block_start;
1326         u64 disk_bytenr;
1327         u64 extent_offset;
1328         u64 em_end;
1329         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
1330
1331         ASSERT(IS_ALIGNED(filepos, sectorsize));
1332
1333         /* @filepos >= i_size case should be handled by the caller. */
1334         ASSERT(filepos < i_size);
1335
1336         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, filepos, sectorsize);
1337         if (IS_ERR(em))
1338                 return PTR_ERR_OR_ZERO(em);
1339
1340         extent_offset = filepos - em->start;
1341         em_end = extent_map_end(em);
1342         ASSERT(filepos <= em_end);
1343         ASSERT(IS_ALIGNED(em->start, sectorsize));
1344         ASSERT(IS_ALIGNED(em->len, sectorsize));
1345
1346         block_start = extent_map_block_start(em);
1347         disk_bytenr = extent_map_block_start(em) + extent_offset;
1348
1349         ASSERT(!extent_map_is_compressed(em));
1350         ASSERT(block_start != EXTENT_MAP_HOLE);
1351         ASSERT(block_start != EXTENT_MAP_INLINE);
1352
1353         free_extent_map(em);
1354         em = NULL;
1355
1356         /*
1357          * Although the PageDirty bit is cleared before entering this
1358          * function, subpage dirty bit is not cleared.
1359          * So clear subpage dirty bit here so next time we won't submit
1360          * a folio for a range already written to disk.
1361          */
1362         btrfs_folio_clear_dirty(fs_info, folio, filepos, sectorsize);
1363         btrfs_folio_set_writeback(fs_info, folio, filepos, sectorsize);
1364         /*
1365          * Above call should set the whole folio with writeback flag, even
1366          * just for a single subpage sector.
1367          * As long as the folio is properly locked and the range is correct,
1368          * we should always get the folio with writeback flag.
1369          */
1370         ASSERT(folio_test_writeback(folio));
1371
1372         submit_extent_folio(bio_ctrl, disk_bytenr, folio,
1373                             sectorsize, filepos - folio_pos(folio));
1374         return 0;
1375 }
1376
1377 /*
1378  * Helper for extent_writepage().  This calls the writepage start hooks,
1379  * and does the loop to map the page into extents and bios.
1380  *
1381  * We return 1 if the IO is started and the page is unlocked,
1382  * 0 if all went well (page still locked)
1383  * < 0 if there were errors (page still locked)
1384  */
1385 static noinline_for_stack int extent_writepage_io(struct btrfs_inode *inode,
1386                                                   struct folio *folio,
1387                                                   u64 start, u32 len,
1388                                                   struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl,
1389                                                   loff_t i_size)
1390 {
1391         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1392         unsigned long range_bitmap = 0;
1393         bool submitted_io = false;
1394         const u64 folio_start = folio_pos(folio);
1395         u64 cur;
1396         int bit;
1397         int ret = 0;
1398
1399         ASSERT(start >= folio_start &&
1400                start + len <= folio_start + folio_size(folio));
1401
1402         ret = btrfs_writepage_cow_fixup(folio);
1403         if (ret) {
1404                 /* Fixup worker will requeue */
1405                 folio_redirty_for_writepage(bio_ctrl->wbc, folio);
1406                 folio_unlock(folio);
1407                 return 1;
1408         }
1409
1410         for (cur = start; cur < start + len; cur += fs_info->sectorsize)
1411                 set_bit((cur - folio_start) >> fs_info->sectorsize_bits, &range_bitmap);
1412         bitmap_and(&bio_ctrl->submit_bitmap, &bio_ctrl->submit_bitmap, &range_bitmap,
1413                    fs_info->sectors_per_page);
1414
1415         bio_ctrl->end_io_func = end_bbio_data_write;
1416
1417         for_each_set_bit(bit, &bio_ctrl->submit_bitmap, fs_info->sectors_per_page) {
1418                 cur = folio_pos(folio) + (bit << fs_info->sectorsize_bits);
1419
1420                 if (cur >= i_size) {
1421                         btrfs_mark_ordered_io_finished(inode, folio, cur,
1422                                                        start + len - cur, true);
1423                         /*
1424                          * This range is beyond i_size, thus we don't need to
1425                          * bother writing back.
1426                          * But we still need to clear the dirty subpage bit, or
1427                          * the next time the folio gets dirtied, we will try to
1428                          * writeback the sectors with subpage dirty bits,
1429                          * causing writeback without ordered extent.
1430                          */
1431                         btrfs_folio_clear_dirty(fs_info, folio, cur,
1432                                                 start + len - cur);
1433                         break;
1434                 }
1435                 ret = submit_one_sector(inode, folio, cur, bio_ctrl, i_size);
1436                 if (ret < 0)
1437                         goto out;
1438                 submitted_io = true;
1439         }
1440 out:
1441         /*
1442          * If we didn't submitted any sector (>= i_size), folio dirty get
1443          * cleared but PAGECACHE_TAG_DIRTY is not cleared (only cleared
1444          * by folio_start_writeback() if the folio is not dirty).
1445          *
1446          * Here we set writeback and clear for the range. If the full folio
1447          * is no longer dirty then we clear the PAGECACHE_TAG_DIRTY tag.
1448          */
1449         if (!submitted_io) {
1450                 btrfs_folio_set_writeback(fs_info, folio, start, len);
1451                 btrfs_folio_clear_writeback(fs_info, folio, start, len);
1452         }
1453         return ret;
1454 }
1455
1456 /*
1457  * the writepage semantics are similar to regular writepage.  extent
1458  * records are inserted to lock ranges in the tree, and as dirty areas
1459  * are found, they are marked writeback.  Then the lock bits are removed
1460  * and the end_io handler clears the writeback ranges
1461  *
1462  * Return 0 if everything goes well.
1463  * Return <0 for error.
1464  */
1465 static int extent_writepage(struct folio *folio, struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl)
1466 {
1467         struct inode *inode = folio->mapping->host;
1468         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1469         const u64 page_start = folio_pos(folio);
1470         int ret;
1471         size_t pg_offset;
1472         loff_t i_size = i_size_read(inode);
1473         unsigned long end_index = i_size >> PAGE_SHIFT;
1474
1475         trace_extent_writepage(folio, inode, bio_ctrl->wbc);
1476
1477         WARN_ON(!folio_test_locked(folio));
1478
1479         pg_offset = offset_in_folio(folio, i_size);
1480         if (folio->index > end_index ||
1481            (folio->index == end_index && !pg_offset)) {
1482                 folio_invalidate(folio, 0, folio_size(folio));
1483                 folio_unlock(folio);
1484                 return 0;
1485         }
1486
1487         if (folio->index == end_index)
1488                 folio_zero_range(folio, pg_offset, folio_size(folio) - pg_offset);
1489
1490         /*
1491          * Default to unlock the whole folio.
1492          * The proper bitmap can only be initialized until writepage_delalloc().
1493          */
1494         bio_ctrl->submit_bitmap = (unsigned long)-1;
1495         ret = set_folio_extent_mapped(folio);
1496         if (ret < 0)
1497                 goto done;
1498
1499         ret = writepage_delalloc(BTRFS_I(inode), folio, bio_ctrl);
1500         if (ret == 1)
1501                 return 0;
1502         if (ret)
1503                 goto done;
1504
1505         ret = extent_writepage_io(BTRFS_I(inode), folio, folio_pos(folio),
1506                                   PAGE_SIZE, bio_ctrl, i_size);
1507         if (ret == 1)
1508                 return 0;
1509
1510         bio_ctrl->wbc->nr_to_write--;
1511
1512 done:
1513         if (ret) {
1514                 btrfs_mark_ordered_io_finished(BTRFS_I(inode), folio,
1515                                                page_start, PAGE_SIZE, !ret);
1516                 mapping_set_error(folio->mapping, ret);
1517         }
1518
1519         /*
1520          * Only unlock ranges that are submitted. As there can be some async
1521          * submitted ranges inside the folio.
1522          */
1523         btrfs_folio_end_lock_bitmap(fs_info, folio, bio_ctrl->submit_bitmap);
1524         ASSERT(ret <= 0);
1525         return ret;
1526 }
1527
1528 void wait_on_extent_buffer_writeback(struct extent_buffer *eb)
1529 {
1530         wait_on_bit_io(&eb->bflags, EXTENT_BUFFER_WRITEBACK,
1531                        TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Lock extent buffer status and pages for writeback.
1536  *
1537  * Return %false if the extent buffer doesn't need to be submitted (e.g. the
1538  * extent buffer is not dirty)
1539  * Return %true is the extent buffer is submitted to bio.
1540  */
1541 static noinline_for_stack bool lock_extent_buffer_for_io(struct extent_buffer *eb,
1542                           struct writeback_control *wbc)
1543 {
1544         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
1545         bool ret = false;
1546
1547         btrfs_tree_lock(eb);
1548         while (test_bit(EXTENT_BUFFER_WRITEBACK, &eb->bflags)) {
1549                 btrfs_tree_unlock(eb);
1550                 if (wbc->sync_mode != WB_SYNC_ALL)
1551                         return false;
1552                 wait_on_extent_buffer_writeback(eb);
1553                 btrfs_tree_lock(eb);
1554         }
1555
1556         /*
1557          * We need to do this to prevent races in people who check if the eb is
1558          * under IO since we can end up having no IO bits set for a short period
1559          * of time.
1560          */
1561         spin_lock(&eb->refs_lock);
1562         if (test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &eb->bflags)) {
1563                 set_bit(EXTENT_BUFFER_WRITEBACK, &eb->bflags);
1564                 spin_unlock(&eb->refs_lock);
1565                 btrfs_set_header_flag(eb, BTRFS_HEADER_FLAG_WRITTEN);
1566                 percpu_counter_add_batch(&fs_info->dirty_metadata_bytes,
1567                                          -eb->len,
1568                                          fs_info->dirty_metadata_batch);
1569                 ret = true;
1570         } else {
1571                 spin_unlock(&eb->refs_lock);
1572         }
1573         btrfs_tree_unlock(eb);
1574         return ret;
1575 }
1576
1577 static void set_btree_ioerr(struct extent_buffer *eb)
1578 {
1579         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
1580
1581         set_bit(EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR, &eb->bflags);
1582
1583         /*
1584          * A read may stumble upon this buffer later, make sure that it gets an
1585          * error and knows there was an error.
1586          */
1587         clear_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags);
1588
1589         /*
1590          * We need to set the mapping with the io error as well because a write
1591          * error will flip the file system readonly, and then syncfs() will
1592          * return a 0 because we are readonly if we don't modify the err seq for
1593          * the superblock.
1594          */
1595         mapping_set_error(eb->fs_info->btree_inode->i_mapping, -EIO);
1596
1597         /*
1598          * If writeback for a btree extent that doesn't belong to a log tree
1599          * failed, increment the counter transaction->eb_write_errors.
1600          * We do this because while the transaction is running and before it's
1601          * committing (when we call filemap_fdata[write|wait]_range against
1602          * the btree inode), we might have
1603          * btree_inode->i_mapping->a_ops->writepages() called by the VM - if it
1604          * returns an error or an error happens during writeback, when we're
1605          * committing the transaction we wouldn't know about it, since the pages
1606          * can be no longer dirty nor marked anymore for writeback (if a
1607          * subsequent modification to the extent buffer didn't happen before the
1608          * transaction commit), which makes filemap_fdata[write|wait]_range not
1609          * able to find the pages which contain errors at transaction
1610          * commit time. So if this happens we must abort the transaction,
1611          * otherwise we commit a super block with btree roots that point to
1612          * btree nodes/leafs whose content on disk is invalid - either garbage
1613          * or the content of some node/leaf from a past generation that got
1614          * cowed or deleted and is no longer valid.
1615          *
1616          * Note: setting AS_EIO/AS_ENOSPC in the btree inode's i_mapping would
1617          * not be enough - we need to distinguish between log tree extents vs
1618          * non-log tree extents, and the next filemap_fdatawait_range() call
1619          * will catch and clear such errors in the mapping - and that call might
1620          * be from a log sync and not from a transaction commit. Also, checking
1621          * for the eb flag EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR at transaction commit time is
1622          * not done and would not be reliable - the eb might have been released
1623          * from memory and reading it back again means that flag would not be
1624          * set (since it's a runtime flag, not persisted on disk).
1625          *
1626          * Using the flags below in the btree inode also makes us achieve the
1627          * goal of AS_EIO/AS_ENOSPC when writepages() returns success, started
1628          * writeback for all dirty pages and before filemap_fdatawait_range()
1629          * is called, the writeback for all dirty pages had already finished
1630          * with errors - because we were not using AS_EIO/AS_ENOSPC,
1631          * filemap_fdatawait_range() would return success, as it could not know
1632          * that writeback errors happened (the pages were no longer tagged for
1633          * writeback).
1634          */
1635         switch (eb->log_index) {
1636         case -1:
1637                 set_bit(BTRFS_FS_BTREE_ERR, &fs_info->flags);
1638                 break;
1639         case 0:
1640                 set_bit(BTRFS_FS_LOG1_ERR, &fs_info->flags);
1641                 break;
1642         case 1:
1643                 set_bit(BTRFS_FS_LOG2_ERR, &fs_info->flags);
1644                 break;
1645         default:
1646                 BUG(); /* unexpected, logic error */
1647         }
1648 }
1649
1650 /*
1651  * The endio specific version which won't touch any unsafe spinlock in endio
1652  * context.
1653  */
1654 static struct extent_buffer *find_extent_buffer_nolock(
1655                 const struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
1656 {
1657         struct extent_buffer *eb;
1658
1659         rcu_read_lock();
1660         eb = radix_tree_lookup(&fs_info->buffer_radix,
1661                                start >> fs_info->sectorsize_bits);
1662         if (eb && atomic_inc_not_zero(&eb->refs)) {
1663                 rcu_read_unlock();
1664                 return eb;
1665         }
1666         rcu_read_unlock();
1667         return NULL;
1668 }
1669
1670 static void end_bbio_meta_write(struct btrfs_bio *bbio)
1671 {
1672         struct extent_buffer *eb = bbio->private;
1673         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
1674         bool uptodate = !bbio->bio.bi_status;
1675         struct folio_iter fi;
1676         u32 bio_offset = 0;
1677
1678         if (!uptodate)
1679                 set_btree_ioerr(eb);
1680
1681         bio_for_each_folio_all(fi, &bbio->bio) {
1682                 u64 start = eb->start + bio_offset;
1683                 struct folio *folio = fi.folio;
1684                 u32 len = fi.length;
1685
1686                 btrfs_folio_clear_writeback(fs_info, folio, start, len);
1687                 bio_offset += len;
1688         }
1689
1690         clear_bit(EXTENT_BUFFER_WRITEBACK, &eb->bflags);
1691         smp_mb__after_atomic();
1692         wake_up_bit(&eb->bflags, EXTENT_BUFFER_WRITEBACK);
1693
1694         bio_put(&bbio->bio);
1695 }
1696
1697 static void prepare_eb_write(struct extent_buffer *eb)
1698 {
1699         u32 nritems;
1700         unsigned long start;
1701         unsigned long end;
1702
1703         clear_bit(EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR, &eb->bflags);
1704
1705         /* Set btree blocks beyond nritems with 0 to avoid stale content */
1706         nritems = btrfs_header_nritems(eb);
1707         if (btrfs_header_level(eb) > 0) {
1708                 end = btrfs_node_key_ptr_offset(eb, nritems);
1709                 memzero_extent_buffer(eb, end, eb->len - end);
1710         } else {
1711                 /*
1712                  * Leaf:
1713                  * header 0 1 2 .. N ... data_N .. data_2 data_1 data_0
1714                  */
1715                 start = btrfs_item_nr_offset(eb, nritems);
1716                 end = btrfs_item_nr_offset(eb, 0);
1717                 if (nritems == 0)
1718                         end += BTRFS_LEAF_DATA_SIZE(eb->fs_info);
1719                 else
1720                         end += btrfs_item_offset(eb, nritems - 1);
1721                 memzero_extent_buffer(eb, start, end - start);
1722         }
1723 }
1724
1725 static noinline_for_stack void write_one_eb(struct extent_buffer *eb,
1726                                             struct writeback_control *wbc)
1727 {
1728         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
1729         struct btrfs_bio *bbio;
1730
1731         prepare_eb_write(eb);
1732
1733         bbio = btrfs_bio_alloc(INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES,
1734                                REQ_OP_WRITE | REQ_META | wbc_to_write_flags(wbc),
1735                                eb->fs_info, end_bbio_meta_write, eb);
1736         bbio->bio.bi_iter.bi_sector = eb->start >> SECTOR_SHIFT;
1737         bio_set_dev(&bbio->bio, fs_info->fs_devices->latest_dev->bdev);
1738         wbc_init_bio(wbc, &bbio->bio);
1739         bbio->inode = BTRFS_I(eb->fs_info->btree_inode);
1740         bbio->file_offset = eb->start;
1741         if (fs_info->nodesize < PAGE_SIZE) {
1742                 struct folio *folio = eb->folios[0];
1743                 bool ret;
1744
1745                 folio_lock(folio);
1746                 btrfs_subpage_set_writeback(fs_info, folio, eb->start, eb->len);
1747                 if (btrfs_subpage_clear_and_test_dirty(fs_info, folio, eb->start,
1748                                                        eb->len)) {
1749                         folio_clear_dirty_for_io(folio);
1750                         wbc->nr_to_write--;
1751                 }
1752                 ret = bio_add_folio(&bbio->bio, folio, eb->len,
1753                                     eb->start - folio_pos(folio));
1754                 ASSERT(ret);
1755                 wbc_account_cgroup_owner(wbc, folio, eb->len);
1756                 folio_unlock(folio);
1757         } else {
1758                 int num_folios = num_extent_folios(eb);
1759
1760                 for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
1761                         struct folio *folio = eb->folios[i];
1762                         bool ret;
1763
1764                         folio_lock(folio);
1765                         folio_clear_dirty_for_io(folio);
1766                         folio_start_writeback(folio);
1767                         ret = bio_add_folio(&bbio->bio, folio, eb->folio_size, 0);
1768                         ASSERT(ret);
1769                         wbc_account_cgroup_owner(wbc, folio, eb->folio_size);
1770                         wbc->nr_to_write -= folio_nr_pages(folio);
1771                         folio_unlock(folio);
1772                 }
1773         }
1774         btrfs_submit_bbio(bbio, 0);
1775 }
1776
1777 /*
1778  * Submit one subpage btree page.
1779  *
1780  * The main difference to submit_eb_page() is:
1781  * - Page locking
1782  *   For subpage, we don't rely on page locking at all.
1783  *
1784  * - Flush write bio
1785  *   We only flush bio if we may be unable to fit current extent buffers into
1786  *   current bio.
1787  *
1788  * Return >=0 for the number of submitted extent buffers.
1789  * Return <0 for fatal error.
1790  */
1791 static int submit_eb_subpage(struct folio *folio, struct writeback_control *wbc)
1792 {
1793         struct btrfs_fs_info *fs_info = folio_to_fs_info(folio);
1794         int submitted = 0;
1795         u64 folio_start = folio_pos(folio);
1796         int bit_start = 0;
1797         int sectors_per_node = fs_info->nodesize >> fs_info->sectorsize_bits;
1798
1799         /* Lock and write each dirty extent buffers in the range */
1800         while (bit_start < fs_info->sectors_per_page) {
1801                 struct btrfs_subpage *subpage = folio_get_private(folio);
1802                 struct extent_buffer *eb;
1803                 unsigned long flags;
1804                 u64 start;
1805
1806                 /*
1807                  * Take private lock to ensure the subpage won't be detached
1808                  * in the meantime.
1809                  */
1810                 spin_lock(&folio->mapping->i_private_lock);
1811                 if (!folio_test_private(folio)) {
1812                         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
1813                         break;
1814                 }
1815                 spin_lock_irqsave(&subpage->lock, flags);
1816                 if (!test_bit(bit_start + btrfs_bitmap_nr_dirty * fs_info->sectors_per_page,
1817                               subpage->bitmaps)) {
1818                         spin_unlock_irqrestore(&subpage->lock, flags);
1819                         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
1820                         bit_start++;
1821                         continue;
1822                 }
1823
1824                 start = folio_start + bit_start * fs_info->sectorsize;
1825                 bit_start += sectors_per_node;
1826
1827                 /*
1828                  * Here we just want to grab the eb without touching extra
1829                  * spin locks, so call find_extent_buffer_nolock().
1830                  */
1831                 eb = find_extent_buffer_nolock(fs_info, start);
1832                 spin_unlock_irqrestore(&subpage->lock, flags);
1833                 spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
1834
1835                 /*
1836                  * The eb has already reached 0 refs thus find_extent_buffer()
1837                  * doesn't return it. We don't need to write back such eb
1838                  * anyway.
1839                  */
1840                 if (!eb)
1841                         continue;
1842
1843                 if (lock_extent_buffer_for_io(eb, wbc)) {
1844                         write_one_eb(eb, wbc);
1845                         submitted++;
1846                 }
1847                 free_extent_buffer(eb);
1848         }
1849         return submitted;
1850 }
1851
1852 /*
1853  * Submit all page(s) of one extent buffer.
1854  *
1855  * @page:       the page of one extent buffer
1856  * @eb_context: to determine if we need to submit this page, if current page
1857  *              belongs to this eb, we don't need to submit
1858  *
1859  * The caller should pass each page in their bytenr order, and here we use
1860  * @eb_context to determine if we have submitted pages of one extent buffer.
1861  *
1862  * If we have, we just skip until we hit a new page that doesn't belong to
1863  * current @eb_context.
1864  *
1865  * If not, we submit all the page(s) of the extent buffer.
1866  *
1867  * Return >0 if we have submitted the extent buffer successfully.
1868  * Return 0 if we don't need to submit the page, as it's already submitted by
1869  * previous call.
1870  * Return <0 for fatal error.
1871  */
1872 static int submit_eb_page(struct folio *folio, struct btrfs_eb_write_context *ctx)
1873 {
1874         struct writeback_control *wbc = ctx->wbc;
1875         struct address_space *mapping = folio->mapping;
1876         struct extent_buffer *eb;
1877         int ret;
1878
1879         if (!folio_test_private(folio))
1880                 return 0;
1881
1882         if (folio_to_fs_info(folio)->nodesize < PAGE_SIZE)
1883                 return submit_eb_subpage(folio, wbc);
1884
1885         spin_lock(&mapping->i_private_lock);
1886         if (!folio_test_private(folio)) {
1887                 spin_unlock(&mapping->i_private_lock);
1888                 return 0;
1889         }
1890
1891         eb = folio_get_private(folio);
1892
1893         /*
1894          * Shouldn't happen and normally this would be a BUG_ON but no point
1895          * crashing the machine for something we can survive anyway.
1896          */
1897         if (WARN_ON(!eb)) {
1898                 spin_unlock(&mapping->i_private_lock);
1899                 return 0;
1900         }
1901
1902         if (eb == ctx->eb) {
1903                 spin_unlock(&mapping->i_private_lock);
1904                 return 0;
1905         }
1906         ret = atomic_inc_not_zero(&eb->refs);
1907         spin_unlock(&mapping->i_private_lock);
1908         if (!ret)
1909                 return 0;
1910
1911         ctx->eb = eb;
1912
1913         ret = btrfs_check_meta_write_pointer(eb->fs_info, ctx);
1914         if (ret) {
1915                 if (ret == -EBUSY)
1916                         ret = 0;
1917                 free_extent_buffer(eb);
1918                 return ret;
1919         }
1920
1921         if (!lock_extent_buffer_for_io(eb, wbc)) {
1922                 free_extent_buffer(eb);
1923                 return 0;
1924         }
1925         /* Implies write in zoned mode. */
1926         if (ctx->zoned_bg) {
1927                 /* Mark the last eb in the block group. */
1928                 btrfs_schedule_zone_finish_bg(ctx->zoned_bg, eb);
1929                 ctx->zoned_bg->meta_write_pointer += eb->len;
1930         }
1931         write_one_eb(eb, wbc);
1932         free_extent_buffer(eb);
1933         return 1;
1934 }
1935
1936 int btree_write_cache_pages(struct address_space *mapping,
1937                                    struct writeback_control *wbc)
1938 {
1939         struct btrfs_eb_write_context ctx = { .wbc = wbc };
1940         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(mapping->host);
1941         int ret = 0;
1942         int done = 0;
1943         int nr_to_write_done = 0;
1944         struct folio_batch fbatch;
1945         unsigned int nr_folios;
1946         pgoff_t index;
1947         pgoff_t end;            /* Inclusive */
1948         int scanned = 0;
1949         xa_mark_t tag;
1950
1951         folio_batch_init(&fbatch);
1952         if (wbc->range_cyclic) {
1953                 index = mapping->writeback_index; /* Start from prev offset */
1954                 end = -1;
1955                 /*
1956                  * Start from the beginning does not need to cycle over the
1957                  * range, mark it as scanned.
1958                  */
1959                 scanned = (index == 0);
1960         } else {
1961                 index = wbc->range_start >> PAGE_SHIFT;
1962                 end = wbc->range_end >> PAGE_SHIFT;
1963                 scanned = 1;
1964         }
1965         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1966                 tag = PAGECACHE_TAG_TOWRITE;
1967         else
1968                 tag = PAGECACHE_TAG_DIRTY;
1969         btrfs_zoned_meta_io_lock(fs_info);
1970 retry:
1971         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1972                 tag_pages_for_writeback(mapping, index, end);
1973         while (!done && !nr_to_write_done && (index <= end) &&
1974                (nr_folios = filemap_get_folios_tag(mapping, &index, end,
1975                                             tag, &fbatch))) {
1976                 unsigned i;
1977
1978                 for (i = 0; i < nr_folios; i++) {
1979                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
1980
1981                         ret = submit_eb_page(folio, &ctx);
1982                         if (ret == 0)
1983                                 continue;
1984                         if (ret < 0) {
1985                                 done = 1;
1986                                 break;
1987                         }
1988
1989                         /*
1990                          * the filesystem may choose to bump up nr_to_write.
1991                          * We have to make sure to honor the new nr_to_write
1992                          * at any time
1993                          */
1994                         nr_to_write_done = wbc->nr_to_write <= 0;
1995                 }
1996                 folio_batch_release(&fbatch);
1997                 cond_resched();
1998         }
1999         if (!scanned && !done) {
2000                 /*
2001                  * We hit the last page and there is more work to be done: wrap
2002                  * back to the start of the file
2003                  */
2004                 scanned = 1;
2005                 index = 0;
2006                 goto retry;
2007         }
2008         /*
2009          * If something went wrong, don't allow any metadata write bio to be
2010          * submitted.
2011          *
2012          * This would prevent use-after-free if we had dirty pages not
2013          * cleaned up, which can still happen by fuzzed images.
2014          *
2015          * - Bad extent tree
2016          *   Allowing existing tree block to be allocated for other trees.
2017          *
2018          * - Log tree operations
2019          *   Exiting tree blocks get allocated to log tree, bumps its
2020          *   generation, then get cleaned in tree re-balance.
2021          *   Such tree block will not be written back, since it's clean,
2022          *   thus no WRITTEN flag set.
2023          *   And after log writes back, this tree block is not traced by
2024          *   any dirty extent_io_tree.
2025          *
2026          * - Offending tree block gets re-dirtied from its original owner
2027          *   Since it has bumped generation, no WRITTEN flag, it can be
2028          *   reused without COWing. This tree block will not be traced
2029          *   by btrfs_transaction::dirty_pages.
2030          *
2031          *   Now such dirty tree block will not be cleaned by any dirty
2032          *   extent io tree. Thus we don't want to submit such wild eb
2033          *   if the fs already has error.
2034          *
2035          * We can get ret > 0 from submit_extent_folio() indicating how many ebs
2036          * were submitted. Reset it to 0 to avoid false alerts for the caller.
2037          */
2038         if (ret > 0)
2039                 ret = 0;
2040         if (!ret && BTRFS_FS_ERROR(fs_info))
2041                 ret = -EROFS;
2042
2043         if (ctx.zoned_bg)
2044                 btrfs_put_block_group(ctx.zoned_bg);
2045         btrfs_zoned_meta_io_unlock(fs_info);
2046         return ret;
2047 }
2048
2049 /*
2050  * Walk the list of dirty pages of the given address space and write all of them.
2051  *
2052  * @mapping:   address space structure to write
2053  * @wbc:       subtract the number of written pages from *@wbc->nr_to_write
2054  * @bio_ctrl:  holds context for the write, namely the bio
2055  *
2056  * If a page is already under I/O, write_cache_pages() skips it, even
2057  * if it's dirty.  This is desirable behaviour for memory-cleaning writeback,
2058  * but it is INCORRECT for data-integrity system calls such as fsync().  fsync()
2059  * and msync() need to guarantee that all the data which was dirty at the time
2060  * the call was made get new I/O started against them.  If wbc->sync_mode is
2061  * WB_SYNC_ALL then we were called for data integrity and we must wait for
2062  * existing IO to complete.
2063  */
2064 static int extent_write_cache_pages(struct address_space *mapping,
2065                              struct btrfs_bio_ctrl *bio_ctrl)
2066 {
2067         struct writeback_control *wbc = bio_ctrl->wbc;
2068         struct inode *inode = mapping->host;
2069         int ret = 0;
2070         int done = 0;
2071         int nr_to_write_done = 0;
2072         struct folio_batch fbatch;
2073         unsigned int nr_folios;
2074         pgoff_t index;
2075         pgoff_t end;            /* Inclusive */
2076         pgoff_t done_index;
2077         int range_whole = 0;
2078         int scanned = 0;
2079         xa_mark_t tag;
2080
2081         /*
2082          * We have to hold onto the inode so that ordered extents can do their
2083          * work when the IO finishes.  The alternative to this is failing to add
2084          * an ordered extent if the igrab() fails there and that is a huge pain
2085          * to deal with, so instead just hold onto the inode throughout the
2086          * writepages operation.  If it fails here we are freeing up the inode
2087          * anyway and we'd rather not waste our time writing out stuff that is
2088          * going to be truncated anyway.
2089          */
2090         if (!igrab(inode))
2091                 return 0;
2092
2093         folio_batch_init(&fbatch);
2094         if (wbc->range_cyclic) {
2095                 index = mapping->writeback_index; /* Start from prev offset */
2096                 end = -1;
2097                 /*
2098                  * Start from the beginning does not need to cycle over the
2099                  * range, mark it as scanned.
2100                  */
2101                 scanned = (index == 0);
2102         } else {
2103                 index = wbc->range_start >> PAGE_SHIFT;
2104                 end = wbc->range_end >> PAGE_SHIFT;
2105                 if (wbc->range_start == 0 && wbc->range_end == LLONG_MAX)
2106                         range_whole = 1;
2107                 scanned = 1;
2108         }
2109
2110         /*
2111          * We do the tagged writepage as long as the snapshot flush bit is set
2112          * and we are the first one who do the filemap_flush() on this inode.
2113          *
2114          * The nr_to_write == LONG_MAX is needed to make sure other flushers do
2115          * not race in and drop the bit.
2116          */
2117         if (range_whole && wbc->nr_to_write == LONG_MAX &&
2118             test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_SNAPSHOT_FLUSH,
2119                                &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
2120                 wbc->tagged_writepages = 1;
2121
2122         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL || wbc->tagged_writepages)
2123                 tag = PAGECACHE_TAG_TOWRITE;
2124         else
2125                 tag = PAGECACHE_TAG_DIRTY;
2126 retry:
2127         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL || wbc->tagged_writepages)
2128                 tag_pages_for_writeback(mapping, index, end);
2129         done_index = index;
2130         while (!done && !nr_to_write_done && (index <= end) &&
2131                         (nr_folios = filemap_get_folios_tag(mapping, &index,
2132                                                         end, tag, &fbatch))) {
2133                 unsigned i;
2134
2135                 for (i = 0; i < nr_folios; i++) {
2136                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2137
2138                         done_index = folio_next_index(folio);
2139                         /*
2140                          * At this point we hold neither the i_pages lock nor
2141                          * the page lock: the page may be truncated or
2142                          * invalidated (changing page->mapping to NULL),
2143                          * or even swizzled back from swapper_space to
2144                          * tmpfs file mapping
2145                          */
2146                         if (!folio_trylock(folio)) {
2147                                 submit_write_bio(bio_ctrl, 0);
2148                                 folio_lock(folio);
2149                         }
2150
2151                         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
2152                                 folio_unlock(folio);
2153                                 continue;
2154                         }
2155
2156                         if (!folio_test_dirty(folio)) {
2157                                 /* Someone wrote it for us. */
2158                                 folio_unlock(folio);
2159                                 continue;
2160                         }
2161
2162                         /*
2163                          * For subpage case, compression can lead to mixed
2164                          * writeback and dirty flags, e.g:
2165                          * 0     32K    64K    96K    128K
2166                          * |     |//////||/////|   |//|
2167                          *
2168                          * In above case, [32K, 96K) is asynchronously submitted
2169                          * for compression, and [124K, 128K) needs to be written back.
2170                          *
2171                          * If we didn't wait wrtiteback for page 64K, [128K, 128K)
2172                          * won't be submitted as the page still has writeback flag
2173                          * and will be skipped in the next check.
2174                          *
2175                          * This mixed writeback and dirty case is only possible for
2176                          * subpage case.
2177                          *
2178                          * TODO: Remove this check after migrating compression to
2179                          * regular submission.
2180                          */
2181                         if (wbc->sync_mode != WB_SYNC_NONE ||
2182                             btrfs_is_subpage(inode_to_fs_info(inode), mapping)) {
2183                                 if (folio_test_writeback(folio))
2184                                         submit_write_bio(bio_ctrl, 0);
2185                                 folio_wait_writeback(folio);
2186                         }
2187
2188                         if (folio_test_writeback(folio) ||
2189                             !folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
2190                                 folio_unlock(folio);
2191                                 continue;
2192                         }
2193
2194                         ret = extent_writepage(folio, bio_ctrl);
2195                         if (ret < 0) {
2196                                 done = 1;
2197                                 break;
2198                         }
2199
2200                         /*
2201                          * The filesystem may choose to bump up nr_to_write.
2202                          * We have to make sure to honor the new nr_to_write
2203                          * at any time.
2204                          */
2205                         nr_to_write_done = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_NONE &&
2206                                             wbc->nr_to_write <= 0);
2207                 }
2208                 folio_batch_release(&fbatch);
2209                 cond_resched();
2210         }
2211         if (!scanned && !done) {
2212                 /*
2213                  * We hit the last page and there is more work to be done: wrap
2214                  * back to the start of the file
2215                  */
2216                 scanned = 1;
2217                 index = 0;
2218
2219                 /*
2220                  * If we're looping we could run into a page that is locked by a
2221                  * writer and that writer could be waiting on writeback for a
2222                  * page in our current bio, and thus deadlock, so flush the
2223                  * write bio here.
2224                  */
2225                 submit_write_bio(bio_ctrl, 0);
2226                 goto retry;
2227         }
2228
2229         if (wbc->range_cyclic || (wbc->nr_to_write > 0 && range_whole))
2230                 mapping->writeback_index = done_index;
2231
2232         btrfs_add_delayed_iput(BTRFS_I(inode));
2233         return ret;
2234 }
2235
2236 /*
2237  * Submit the pages in the range to bio for call sites which delalloc range has
2238  * already been ran (aka, ordered extent inserted) and all pages are still
2239  * locked.
2240  */
2241 void extent_write_locked_range(struct inode *inode, const struct folio *locked_folio,
2242                                u64 start, u64 end, struct writeback_control *wbc,
2243                                bool pages_dirty)
2244 {
2245         bool found_error = false;
2246         int ret = 0;
2247         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
2248         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
2249         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
2250         loff_t i_size = i_size_read(inode);
2251         u64 cur = start;
2252         struct btrfs_bio_ctrl bio_ctrl = {
2253                 .wbc = wbc,
2254                 .opf = REQ_OP_WRITE | wbc_to_write_flags(wbc),
2255         };
2256
2257         if (wbc->no_cgroup_owner)
2258                 bio_ctrl.opf |= REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT;
2259
2260         ASSERT(IS_ALIGNED(start, sectorsize) && IS_ALIGNED(end + 1, sectorsize));
2261
2262         while (cur <= end) {
2263                 u64 cur_end = min(round_down(cur, PAGE_SIZE) + PAGE_SIZE - 1, end);
2264                 u32 cur_len = cur_end + 1 - cur;
2265                 struct folio *folio;
2266
2267                 folio = filemap_get_folio(mapping, cur >> PAGE_SHIFT);
2268
2269                 /*
2270                  * This shouldn't happen, the pages are pinned and locked, this
2271                  * code is just in case, but shouldn't actually be run.
2272                  */
2273                 if (IS_ERR(folio)) {
2274                         btrfs_mark_ordered_io_finished(BTRFS_I(inode), NULL,
2275                                                        cur, cur_len, false);
2276                         mapping_set_error(mapping, PTR_ERR(folio));
2277                         cur = cur_end + 1;
2278                         continue;
2279                 }
2280
2281                 ASSERT(folio_test_locked(folio));
2282                 if (pages_dirty && folio != locked_folio)
2283                         ASSERT(folio_test_dirty(folio));
2284
2285                 /*
2286                  * Set the submission bitmap to submit all sectors.
2287                  * extent_writepage_io() will do the truncation correctly.
2288                  */
2289                 bio_ctrl.submit_bitmap = (unsigned long)-1;
2290                 ret = extent_writepage_io(BTRFS_I(inode), folio, cur, cur_len,
2291                                           &bio_ctrl, i_size);
2292                 if (ret == 1)
2293                         goto next_page;
2294
2295                 if (ret) {
2296                         btrfs_mark_ordered_io_finished(BTRFS_I(inode), folio,
2297                                                        cur, cur_len, !ret);
2298                         mapping_set_error(mapping, ret);
2299                 }
2300                 btrfs_folio_end_lock(fs_info, folio, cur, cur_len);
2301                 if (ret < 0)
2302                         found_error = true;
2303 next_page:
2304                 folio_put(folio);
2305                 cur = cur_end + 1;
2306         }
2307
2308         submit_write_bio(&bio_ctrl, found_error ? ret : 0);
2309 }
2310
2311 int btrfs_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
2312 {
2313         struct inode *inode = mapping->host;
2314         int ret = 0;
2315         struct btrfs_bio_ctrl bio_ctrl = {
2316                 .wbc = wbc,
2317                 .opf = REQ_OP_WRITE | wbc_to_write_flags(wbc),
2318         };
2319
2320         /*
2321          * Allow only a single thread to do the reloc work in zoned mode to
2322          * protect the write pointer updates.
2323          */
2324         btrfs_zoned_data_reloc_lock(BTRFS_I(inode));
2325         ret = extent_write_cache_pages(mapping, &bio_ctrl);
2326         submit_write_bio(&bio_ctrl, ret);
2327         btrfs_zoned_data_reloc_unlock(BTRFS_I(inode));
2328         return ret;
2329 }
2330
2331 void btrfs_readahead(struct readahead_control *rac)
2332 {
2333         struct btrfs_bio_ctrl bio_ctrl = { .opf = REQ_OP_READ | REQ_RAHEAD };
2334         struct folio *folio;
2335         struct extent_map *em_cached = NULL;
2336         u64 prev_em_start = (u64)-1;
2337
2338         while ((folio = readahead_folio(rac)) != NULL)
2339                 btrfs_do_readpage(folio, &em_cached, &bio_ctrl, &prev_em_start);
2340
2341         if (em_cached)
2342                 free_extent_map(em_cached);
2343         submit_one_bio(&bio_ctrl);
2344 }
2345
2346 /*
2347  * basic invalidate_folio code, this waits on any locked or writeback
2348  * ranges corresponding to the folio, and then deletes any extent state
2349  * records from the tree
2350  */
2351 int extent_invalidate_folio(struct extent_io_tree *tree,
2352                           struct folio *folio, size_t offset)
2353 {
2354         struct extent_state *cached_state = NULL;
2355         u64 start = folio_pos(folio);
2356         u64 end = start + folio_size(folio) - 1;
2357         size_t blocksize = folio_to_fs_info(folio)->sectorsize;
2358
2359         /* This function is only called for the btree inode */
2360         ASSERT(tree->owner == IO_TREE_BTREE_INODE_IO);
2361
2362         start += ALIGN(offset, blocksize);
2363         if (start > end)
2364                 return 0;
2365
2366         lock_extent(tree, start, end, &cached_state);
2367         folio_wait_writeback(folio);
2368
2369         /*
2370          * Currently for btree io tree, only EXTENT_LOCKED is utilized,
2371          * so here we only need to unlock the extent range to free any
2372          * existing extent state.
2373          */
2374         unlock_extent(tree, start, end, &cached_state);
2375         return 0;
2376 }
2377
2378 /*
2379  * a helper for release_folio, this tests for areas of the page that
2380  * are locked or under IO and drops the related state bits if it is safe
2381  * to drop the page.
2382  */
2383 static bool try_release_extent_state(struct extent_io_tree *tree,
2384                                      struct folio *folio)
2385 {
2386         u64 start = folio_pos(folio);
2387         u64 end = start + PAGE_SIZE - 1;
2388         bool ret;
2389
2390         if (test_range_bit_exists(tree, start, end, EXTENT_LOCKED)) {
2391                 ret = false;
2392         } else {
2393                 u32 clear_bits = ~(EXTENT_LOCKED | EXTENT_NODATASUM |
2394                                    EXTENT_DELALLOC_NEW | EXTENT_CTLBITS |
2395                                    EXTENT_QGROUP_RESERVED);
2396                 int ret2;
2397
2398                 /*
2399                  * At this point we can safely clear everything except the
2400                  * locked bit, the nodatasum bit and the delalloc new bit.
2401                  * The delalloc new bit will be cleared by ordered extent
2402                  * completion.
2403                  */
2404                 ret2 = __clear_extent_bit(tree, start, end, clear_bits, NULL, NULL);
2405
2406                 /* if clear_extent_bit failed for enomem reasons,
2407                  * we can't allow the release to continue.
2408                  */
2409                 if (ret2 < 0)
2410                         ret = false;
2411                 else
2412                         ret = true;
2413         }
2414         return ret;
2415 }
2416
2417 /*
2418  * a helper for release_folio.  As long as there are no locked extents
2419  * in the range corresponding to the page, both state records and extent
2420  * map records are removed
2421  */
2422 bool try_release_extent_mapping(struct folio *folio, gfp_t mask)
2423 {
2424         u64 start = folio_pos(folio);
2425         u64 end = start + PAGE_SIZE - 1;
2426         struct btrfs_inode *inode = folio_to_inode(folio);
2427         struct extent_io_tree *io_tree = &inode->io_tree;
2428
2429         while (start <= end) {
2430                 const u64 cur_gen = btrfs_get_fs_generation(inode->root->fs_info);
2431                 const u64 len = end - start + 1;
2432                 struct extent_map_tree *extent_tree = &inode->extent_tree;
2433                 struct extent_map *em;
2434
2435                 write_lock(&extent_tree->lock);
2436                 em = lookup_extent_mapping(extent_tree, start, len);
2437                 if (!em) {
2438                         write_unlock(&extent_tree->lock);
2439                         break;
2440                 }
2441                 if ((em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED) || em->start != start) {
2442                         write_unlock(&extent_tree->lock);
2443                         free_extent_map(em);
2444                         break;
2445                 }
2446                 if (test_range_bit_exists(io_tree, em->start,
2447                                           extent_map_end(em) - 1, EXTENT_LOCKED))
2448                         goto next;
2449                 /*
2450                  * If it's not in the list of modified extents, used by a fast
2451                  * fsync, we can remove it. If it's being logged we can safely
2452                  * remove it since fsync took an extra reference on the em.
2453                  */
2454                 if (list_empty(&em->list) || (em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
2455                         goto remove_em;
2456                 /*
2457                  * If it's in the list of modified extents, remove it only if
2458                  * its generation is older then the current one, in which case
2459                  * we don't need it for a fast fsync. Otherwise don't remove it,
2460                  * we could be racing with an ongoing fast fsync that could miss
2461                  * the new extent.
2462                  */
2463                 if (em->generation >= cur_gen)
2464                         goto next;
2465 remove_em:
2466                 /*
2467                  * We only remove extent maps that are not in the list of
2468                  * modified extents or that are in the list but with a
2469                  * generation lower then the current generation, so there is no
2470                  * need to set the full fsync flag on the inode (it hurts the
2471                  * fsync performance for workloads with a data size that exceeds
2472                  * or is close to the system's memory).
2473                  */
2474                 remove_extent_mapping(inode, em);
2475                 /* Once for the inode's extent map tree. */
2476                 free_extent_map(em);
2477 next:
2478                 start = extent_map_end(em);
2479                 write_unlock(&extent_tree->lock);
2480
2481                 /* Once for us, for the lookup_extent_mapping() reference. */
2482                 free_extent_map(em);
2483
2484                 if (need_resched()) {
2485                         /*
2486                          * If we need to resched but we can't block just exit
2487                          * and leave any remaining extent maps.
2488                          */
2489                         if (!gfpflags_allow_blocking(mask))
2490                                 break;
2491
2492                         cond_resched();
2493                 }
2494         }
2495         return try_release_extent_state(io_tree, folio);
2496 }
2497
2498 static void __free_extent_buffer(struct extent_buffer *eb)
2499 {
2500         kmem_cache_free(extent_buffer_cache, eb);
2501 }
2502
2503 static int extent_buffer_under_io(const struct extent_buffer *eb)
2504 {
2505         return (test_bit(EXTENT_BUFFER_WRITEBACK, &eb->bflags) ||
2506                 test_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &eb->bflags));
2507 }
2508
2509 static bool folio_range_has_eb(struct folio *folio)
2510 {
2511         struct btrfs_subpage *subpage;
2512
2513         lockdep_assert_held(&folio->mapping->i_private_lock);
2514
2515         if (folio_test_private(folio)) {
2516                 subpage = folio_get_private(folio);
2517                 if (atomic_read(&subpage->eb_refs))
2518                         return true;
2519         }
2520         return false;
2521 }
2522
2523 static void detach_extent_buffer_folio(const struct extent_buffer *eb, struct folio *folio)
2524 {
2525         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
2526         const bool mapped = !test_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags);
2527
2528         /*
2529          * For mapped eb, we're going to change the folio private, which should
2530          * be done under the i_private_lock.
2531          */
2532         if (mapped)
2533                 spin_lock(&folio->mapping->i_private_lock);
2534
2535         if (!folio_test_private(folio)) {
2536                 if (mapped)
2537                         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
2538                 return;
2539         }
2540
2541         if (fs_info->nodesize >= PAGE_SIZE) {
2542                 /*
2543                  * We do this since we'll remove the pages after we've
2544                  * removed the eb from the radix tree, so we could race
2545                  * and have this page now attached to the new eb.  So
2546                  * only clear folio if it's still connected to
2547                  * this eb.
2548                  */
2549                 if (folio_test_private(folio) && folio_get_private(folio) == eb) {
2550                         BUG_ON(test_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &eb->bflags));
2551                         BUG_ON(folio_test_dirty(folio));
2552                         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));
2553                         /* We need to make sure we haven't be attached to a new eb. */
2554                         folio_detach_private(folio);
2555                 }
2556                 if (mapped)
2557                         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
2558                 return;
2559         }
2560
2561         /*
2562          * For subpage, we can have dummy eb with folio private attached.  In
2563          * this case, we can directly detach the private as such folio is only
2564          * attached to one dummy eb, no sharing.
2565          */
2566         if (!mapped) {
2567                 btrfs_detach_subpage(fs_info, folio);
2568                 return;
2569         }
2570
2571         btrfs_folio_dec_eb_refs(fs_info, folio);
2572
2573         /*
2574          * We can only detach the folio private if there are no other ebs in the
2575          * page range and no unfinished IO.
2576          */
2577         if (!folio_range_has_eb(folio))
2578                 btrfs_detach_subpage(fs_info, folio);
2579
2580         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
2581 }
2582
2583 /* Release all pages attached to the extent buffer */
2584 static void btrfs_release_extent_buffer_pages(const struct extent_buffer *eb)
2585 {
2586         ASSERT(!extent_buffer_under_io(eb));
2587
2588         for (int i = 0; i < INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES; i++) {
2589                 struct folio *folio = eb->folios[i];
2590
2591                 if (!folio)
2592                         continue;
2593
2594                 detach_extent_buffer_folio(eb, folio);
2595
2596                 /* One for when we allocated the folio. */
2597                 folio_put(folio);
2598         }
2599 }
2600
2601 /*
2602  * Helper for releasing the extent buffer.
2603  */
2604 static inline void btrfs_release_extent_buffer(struct extent_buffer *eb)
2605 {
2606         btrfs_release_extent_buffer_pages(eb);
2607         btrfs_leak_debug_del_eb(eb);
2608         __free_extent_buffer(eb);
2609 }
2610
2611 static struct extent_buffer *
2612 __alloc_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start,
2613                       unsigned long len)
2614 {
2615         struct extent_buffer *eb = NULL;
2616
2617         eb = kmem_cache_zalloc(extent_buffer_cache, GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
2618         eb->start = start;
2619         eb->len = len;
2620         eb->fs_info = fs_info;
2621         init_rwsem(&eb->lock);
2622
2623         btrfs_leak_debug_add_eb(eb);
2624
2625         spin_lock_init(&eb->refs_lock);
2626         atomic_set(&eb->refs, 1);
2627
2628         ASSERT(len <= BTRFS_MAX_METADATA_BLOCKSIZE);
2629
2630         return eb;
2631 }
2632
2633 struct extent_buffer *btrfs_clone_extent_buffer(const struct extent_buffer *src)
2634 {
2635         struct extent_buffer *new;
2636         int num_folios = num_extent_folios(src);
2637         int ret;
2638
2639         new = __alloc_extent_buffer(src->fs_info, src->start, src->len);
2640         if (new == NULL)
2641                 return NULL;
2642
2643         /*
2644          * Set UNMAPPED before calling btrfs_release_extent_buffer(), as
2645          * btrfs_release_extent_buffer() have different behavior for
2646          * UNMAPPED subpage extent buffer.
2647          */
2648         set_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &new->bflags);
2649
2650         ret = alloc_eb_folio_array(new, false);
2651         if (ret) {
2652                 btrfs_release_extent_buffer(new);
2653                 return NULL;
2654         }
2655
2656         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
2657                 struct folio *folio = new->folios[i];
2658
2659                 ret = attach_extent_buffer_folio(new, folio, NULL);
2660                 if (ret < 0) {
2661                         btrfs_release_extent_buffer(new);
2662                         return NULL;
2663                 }
2664                 WARN_ON(folio_test_dirty(folio));
2665         }
2666         copy_extent_buffer_full(new, src);
2667         set_extent_buffer_uptodate(new);
2668
2669         return new;
2670 }
2671
2672 struct extent_buffer *__alloc_dummy_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2673                                                   u64 start, unsigned long len)
2674 {
2675         struct extent_buffer *eb;
2676         int num_folios = 0;
2677         int ret;
2678
2679         eb = __alloc_extent_buffer(fs_info, start, len);
2680         if (!eb)
2681                 return NULL;
2682
2683         ret = alloc_eb_folio_array(eb, false);
2684         if (ret)
2685                 goto err;
2686
2687         num_folios = num_extent_folios(eb);
2688         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
2689                 ret = attach_extent_buffer_folio(eb, eb->folios[i], NULL);
2690                 if (ret < 0)
2691                         goto err;
2692         }
2693
2694         set_extent_buffer_uptodate(eb);
2695         btrfs_set_header_nritems(eb, 0);
2696         set_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags);
2697
2698         return eb;
2699 err:
2700         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
2701                 if (eb->folios[i]) {
2702                         detach_extent_buffer_folio(eb, eb->folios[i]);
2703                         folio_put(eb->folios[i]);
2704                 }
2705         }
2706         __free_extent_buffer(eb);
2707         return NULL;
2708 }
2709
2710 struct extent_buffer *alloc_dummy_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2711                                                 u64 start)
2712 {
2713         return __alloc_dummy_extent_buffer(fs_info, start, fs_info->nodesize);
2714 }
2715
2716 static void check_buffer_tree_ref(struct extent_buffer *eb)
2717 {
2718         int refs;
2719         /*
2720          * The TREE_REF bit is first set when the extent_buffer is added
2721          * to the radix tree. It is also reset, if unset, when a new reference
2722          * is created by find_extent_buffer.
2723          *
2724          * It is only cleared in two cases: freeing the last non-tree
2725          * reference to the extent_buffer when its STALE bit is set or
2726          * calling release_folio when the tree reference is the only reference.
2727          *
2728          * In both cases, care is taken to ensure that the extent_buffer's
2729          * pages are not under io. However, release_folio can be concurrently
2730          * called with creating new references, which is prone to race
2731          * conditions between the calls to check_buffer_tree_ref in those
2732          * codepaths and clearing TREE_REF in try_release_extent_buffer.
2733          *
2734          * The actual lifetime of the extent_buffer in the radix tree is
2735          * adequately protected by the refcount, but the TREE_REF bit and
2736          * its corresponding reference are not. To protect against this
2737          * class of races, we call check_buffer_tree_ref from the codepaths
2738          * which trigger io. Note that once io is initiated, TREE_REF can no
2739          * longer be cleared, so that is the moment at which any such race is
2740          * best fixed.
2741          */
2742         refs = atomic_read(&eb->refs);
2743         if (refs >= 2 && test_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags))
2744                 return;
2745
2746         spin_lock(&eb->refs_lock);
2747         if (!test_and_set_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags))
2748                 atomic_inc(&eb->refs);
2749         spin_unlock(&eb->refs_lock);
2750 }
2751
2752 static void mark_extent_buffer_accessed(struct extent_buffer *eb)
2753 {
2754         int num_folios= num_extent_folios(eb);
2755
2756         check_buffer_tree_ref(eb);
2757
2758         for (int i = 0; i < num_folios; i++)
2759                 folio_mark_accessed(eb->folios[i]);
2760 }
2761
2762 struct extent_buffer *find_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2763                                          u64 start)
2764 {
2765         struct extent_buffer *eb;
2766
2767         eb = find_extent_buffer_nolock(fs_info, start);
2768         if (!eb)
2769                 return NULL;
2770         /*
2771          * Lock our eb's refs_lock to avoid races with free_extent_buffer().
2772          * When we get our eb it might be flagged with EXTENT_BUFFER_STALE and
2773          * another task running free_extent_buffer() might have seen that flag
2774          * set, eb->refs == 2, that the buffer isn't under IO (dirty and
2775          * writeback flags not set) and it's still in the tree (flag
2776          * EXTENT_BUFFER_TREE_REF set), therefore being in the process of
2777          * decrementing the extent buffer's reference count twice.  So here we
2778          * could race and increment the eb's reference count, clear its stale
2779          * flag, mark it as dirty and drop our reference before the other task
2780          * finishes executing free_extent_buffer, which would later result in
2781          * an attempt to free an extent buffer that is dirty.
2782          */
2783         if (test_bit(EXTENT_BUFFER_STALE, &eb->bflags)) {
2784                 spin_lock(&eb->refs_lock);
2785                 spin_unlock(&eb->refs_lock);
2786         }
2787         mark_extent_buffer_accessed(eb);
2788         return eb;
2789 }
2790
2791 #ifdef CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS
2792 struct extent_buffer *alloc_test_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2793                                         u64 start)
2794 {
2795         struct extent_buffer *eb, *exists = NULL;
2796         int ret;
2797
2798         eb = find_extent_buffer(fs_info, start);
2799         if (eb)
2800                 return eb;
2801         eb = alloc_dummy_extent_buffer(fs_info, start);
2802         if (!eb)
2803                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2804         eb->fs_info = fs_info;
2805 again:
2806         ret = radix_tree_preload(GFP_NOFS);
2807         if (ret) {
2808                 exists = ERR_PTR(ret);
2809                 goto free_eb;
2810         }
2811         spin_lock(&fs_info->buffer_lock);
2812         ret = radix_tree_insert(&fs_info->buffer_radix,
2813                                 start >> fs_info->sectorsize_bits, eb);
2814         spin_unlock(&fs_info->buffer_lock);
2815         radix_tree_preload_end();
2816         if (ret == -EEXIST) {
2817                 exists = find_extent_buffer(fs_info, start);
2818                 if (exists)
2819                         goto free_eb;
2820                 else
2821                         goto again;
2822         }
2823         check_buffer_tree_ref(eb);
2824         set_bit(EXTENT_BUFFER_IN_TREE, &eb->bflags);
2825
2826         return eb;
2827 free_eb:
2828         btrfs_release_extent_buffer(eb);
2829         return exists;
2830 }
2831 #endif
2832
2833 static struct extent_buffer *grab_extent_buffer(
2834                 struct btrfs_fs_info *fs_info, struct page *page)
2835 {
2836         struct folio *folio = page_folio(page);
2837         struct extent_buffer *exists;
2838
2839         lockdep_assert_held(&page->mapping->i_private_lock);
2840
2841         /*
2842          * For subpage case, we completely rely on radix tree to ensure we
2843          * don't try to insert two ebs for the same bytenr.  So here we always
2844          * return NULL and just continue.
2845          */
2846         if (fs_info->nodesize < PAGE_SIZE)
2847                 return NULL;
2848
2849         /* Page not yet attached to an extent buffer */
2850         if (!folio_test_private(folio))
2851                 return NULL;
2852
2853         /*
2854          * We could have already allocated an eb for this page and attached one
2855          * so lets see if we can get a ref on the existing eb, and if we can we
2856          * know it's good and we can just return that one, else we know we can
2857          * just overwrite folio private.
2858          */
2859         exists = folio_get_private(folio);
2860         if (atomic_inc_not_zero(&exists->refs))
2861                 return exists;
2862
2863         WARN_ON(PageDirty(page));
2864         folio_detach_private(folio);
2865         return NULL;
2866 }
2867
2868 static int check_eb_alignment(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
2869 {
2870         if (!IS_ALIGNED(start, fs_info->sectorsize)) {
2871                 btrfs_err(fs_info, "bad tree block start %llu", start);
2872                 return -EINVAL;
2873         }
2874
2875         if (fs_info->nodesize < PAGE_SIZE &&
2876             offset_in_page(start) + fs_info->nodesize > PAGE_SIZE) {
2877                 btrfs_err(fs_info,
2878                 "tree block crosses page boundary, start %llu nodesize %u",
2879                           start, fs_info->nodesize);
2880                 return -EINVAL;
2881         }
2882         if (fs_info->nodesize >= PAGE_SIZE &&
2883             !PAGE_ALIGNED(start)) {
2884                 btrfs_err(fs_info,
2885                 "tree block is not page aligned, start %llu nodesize %u",
2886                           start, fs_info->nodesize);
2887                 return -EINVAL;
2888         }
2889         if (!IS_ALIGNED(start, fs_info->nodesize) &&
2890             !test_and_set_bit(BTRFS_FS_UNALIGNED_TREE_BLOCK, &fs_info->flags)) {
2891                 btrfs_warn(fs_info,
2892 "tree block not nodesize aligned, start %llu nodesize %u, can be resolved by a full metadata balance",
2893                               start, fs_info->nodesize);
2894         }
2895         return 0;
2896 }
2897
2898
2899 /*
2900  * Return 0 if eb->folios[i] is attached to btree inode successfully.
2901  * Return >0 if there is already another extent buffer for the range,
2902  * and @found_eb_ret would be updated.
2903  * Return -EAGAIN if the filemap has an existing folio but with different size
2904  * than @eb.
2905  * The caller needs to free the existing folios and retry using the same order.
2906  */
2907 static int attach_eb_folio_to_filemap(struct extent_buffer *eb, int i,
2908                                       struct btrfs_subpage *prealloc,
2909                                       struct extent_buffer **found_eb_ret)
2910 {
2911
2912         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
2913         struct address_space *mapping = fs_info->btree_inode->i_mapping;
2914         const unsigned long index = eb->start >> PAGE_SHIFT;
2915         struct folio *existing_folio = NULL;
2916         int ret;
2917
2918         ASSERT(found_eb_ret);
2919
2920         /* Caller should ensure the folio exists. */
2921         ASSERT(eb->folios[i]);
2922
2923 retry:
2924         ret = filemap_add_folio(mapping, eb->folios[i], index + i,
2925                                 GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL);
2926         if (!ret)
2927                 goto finish;
2928
2929         existing_folio = filemap_lock_folio(mapping, index + i);
2930         /* The page cache only exists for a very short time, just retry. */
2931         if (IS_ERR(existing_folio)) {
2932                 existing_folio = NULL;
2933                 goto retry;
2934         }
2935
2936         /* For now, we should only have single-page folios for btree inode. */
2937         ASSERT(folio_nr_pages(existing_folio) == 1);
2938
2939         if (folio_size(existing_folio) != eb->folio_size) {
2940                 folio_unlock(existing_folio);
2941                 folio_put(existing_folio);
2942                 return -EAGAIN;
2943         }
2944
2945 finish:
2946         spin_lock(&mapping->i_private_lock);
2947         if (existing_folio && fs_info->nodesize < PAGE_SIZE) {
2948                 /* We're going to reuse the existing page, can drop our folio now. */
2949                 __free_page(folio_page(eb->folios[i], 0));
2950                 eb->folios[i] = existing_folio;
2951         } else if (existing_folio) {
2952                 struct extent_buffer *existing_eb;
2953
2954                 existing_eb = grab_extent_buffer(fs_info,
2955                                                  folio_page(existing_folio, 0));
2956                 if (existing_eb) {
2957                         /* The extent buffer still exists, we can use it directly. */
2958                         *found_eb_ret = existing_eb;
2959                         spin_unlock(&mapping->i_private_lock);
2960                         folio_unlock(existing_folio);
2961                         folio_put(existing_folio);
2962                         return 1;
2963                 }
2964                 /* The extent buffer no longer exists, we can reuse the folio. */
2965                 __free_page(folio_page(eb->folios[i], 0));
2966                 eb->folios[i] = existing_folio;
2967         }
2968         eb->folio_size = folio_size(eb->folios[i]);
2969         eb->folio_shift = folio_shift(eb->folios[i]);
2970         /* Should not fail, as we have preallocated the memory. */
2971         ret = attach_extent_buffer_folio(eb, eb->folios[i], prealloc);
2972         ASSERT(!ret);
2973         /*
2974          * To inform we have an extra eb under allocation, so that
2975          * detach_extent_buffer_page() won't release the folio private when the
2976          * eb hasn't been inserted into radix tree yet.
2977          *
2978          * The ref will be decreased when the eb releases the page, in
2979          * detach_extent_buffer_page().  Thus needs no special handling in the
2980          * error path.
2981          */
2982         btrfs_folio_inc_eb_refs(fs_info, eb->folios[i]);
2983         spin_unlock(&mapping->i_private_lock);
2984         return 0;
2985 }
2986
2987 struct extent_buffer *alloc_extent_buffer(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2988                                           u64 start, u64 owner_root, int level)
2989 {
2990         unsigned long len = fs_info->nodesize;
2991         int num_folios;
2992         int attached = 0;
2993         struct extent_buffer *eb;
2994         struct extent_buffer *existing_eb = NULL;
2995         struct btrfs_subpage *prealloc = NULL;
2996         u64 lockdep_owner = owner_root;
2997         bool page_contig = true;
2998         int uptodate = 1;
2999         int ret;
3000
3001         if (check_eb_alignment(fs_info, start))
3002                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3003
3004 #if BITS_PER_LONG == 32
3005         if (start >= MAX_LFS_FILESIZE) {
3006                 btrfs_err_rl(fs_info,
3007                 "extent buffer %llu is beyond 32bit page cache limit", start);
3008                 btrfs_err_32bit_limit(fs_info);
3009                 return ERR_PTR(-EOVERFLOW);
3010         }
3011         if (start >= BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD)
3012                 btrfs_warn_32bit_limit(fs_info);
3013 #endif
3014
3015         eb = find_extent_buffer(fs_info, start);
3016         if (eb)
3017                 return eb;
3018
3019         eb = __alloc_extent_buffer(fs_info, start, len);
3020         if (!eb)
3021                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
3022
3023         /*
3024          * The reloc trees are just snapshots, so we need them to appear to be
3025          * just like any other fs tree WRT lockdep.
3026          */
3027         if (lockdep_owner == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
3028                 lockdep_owner = BTRFS_FS_TREE_OBJECTID;
3029
3030         btrfs_set_buffer_lockdep_class(lockdep_owner, eb, level);
3031
3032         /*
3033          * Preallocate folio private for subpage case, so that we won't
3034          * allocate memory with i_private_lock nor page lock hold.
3035          *
3036          * The memory will be freed by attach_extent_buffer_page() or freed
3037          * manually if we exit earlier.
3038          */
3039         if (fs_info->nodesize < PAGE_SIZE) {
3040                 prealloc = btrfs_alloc_subpage(fs_info, BTRFS_SUBPAGE_METADATA);
3041                 if (IS_ERR(prealloc)) {
3042                         ret = PTR_ERR(prealloc);
3043                         goto out;
3044                 }
3045         }
3046
3047 reallocate:
3048         /* Allocate all pages first. */
3049         ret = alloc_eb_folio_array(eb, true);
3050         if (ret < 0) {
3051                 btrfs_free_subpage(prealloc);
3052                 goto out;
3053         }
3054
3055         num_folios = num_extent_folios(eb);
3056         /* Attach all pages to the filemap. */
3057         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
3058                 struct folio *folio;
3059
3060                 ret = attach_eb_folio_to_filemap(eb, i, prealloc, &existing_eb);
3061                 if (ret > 0) {
3062                         ASSERT(existing_eb);
3063                         goto out;
3064                 }
3065
3066                 /*
3067                  * TODO: Special handling for a corner case where the order of
3068                  * folios mismatch between the new eb and filemap.
3069                  *
3070                  * This happens when:
3071                  *
3072                  * - the new eb is using higher order folio
3073                  *
3074                  * - the filemap is still using 0-order folios for the range
3075                  *   This can happen at the previous eb allocation, and we don't
3076                  *   have higher order folio for the call.
3077                  *
3078                  * - the existing eb has already been freed
3079                  *
3080                  * In this case, we have to free the existing folios first, and
3081                  * re-allocate using the same order.
3082                  * Thankfully this is not going to happen yet, as we're still
3083                  * using 0-order folios.
3084                  */
3085                 if (unlikely(ret == -EAGAIN)) {
3086                         ASSERT(0);
3087                         goto reallocate;
3088                 }
3089                 attached++;
3090
3091                 /*
3092                  * Only after attach_eb_folio_to_filemap(), eb->folios[] is
3093                  * reliable, as we may choose to reuse the existing page cache
3094                  * and free the allocated page.
3095                  */
3096                 folio = eb->folios[i];
3097                 WARN_ON(btrfs_folio_test_dirty(fs_info, folio, eb->start, eb->len));
3098
3099                 /*
3100                  * Check if the current page is physically contiguous with previous eb
3101                  * page.
3102                  * At this stage, either we allocated a large folio, thus @i
3103                  * would only be 0, or we fall back to per-page allocation.
3104                  */
3105                 if (i && folio_page(eb->folios[i - 1], 0) + 1 != folio_page(folio, 0))
3106                         page_contig = false;
3107
3108                 if (!btrfs_folio_test_uptodate(fs_info, folio, eb->start, eb->len))
3109                         uptodate = 0;
3110
3111                 /*
3112                  * We can't unlock the pages just yet since the extent buffer
3113                  * hasn't been properly inserted in the radix tree, this
3114                  * opens a race with btree_release_folio which can free a page
3115                  * while we are still filling in all pages for the buffer and
3116                  * we could crash.
3117                  */
3118         }
3119         if (uptodate)
3120                 set_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags);
3121         /* All pages are physically contiguous, can skip cross page handling. */
3122         if (page_contig)
3123                 eb->addr = folio_address(eb->folios[0]) + offset_in_page(eb->start);
3124 again:
3125         ret = radix_tree_preload(GFP_NOFS);
3126         if (ret)
3127                 goto out;
3128
3129         spin_lock(&fs_info->buffer_lock);
3130         ret = radix_tree_insert(&fs_info->buffer_radix,
3131                                 start >> fs_info->sectorsize_bits, eb);
3132         spin_unlock(&fs_info->buffer_lock);
3133         radix_tree_preload_end();
3134         if (ret == -EEXIST) {
3135                 ret = 0;
3136                 existing_eb = find_extent_buffer(fs_info, start);
3137                 if (existing_eb)
3138                         goto out;
3139                 else
3140                         goto again;
3141         }
3142         /* add one reference for the tree */
3143         check_buffer_tree_ref(eb);
3144         set_bit(EXTENT_BUFFER_IN_TREE, &eb->bflags);
3145
3146         /*
3147          * Now it's safe to unlock the pages because any calls to
3148          * btree_release_folio will correctly detect that a page belongs to a
3149          * live buffer and won't free them prematurely.
3150          */
3151         for (int i = 0; i < num_folios; i++)
3152                 unlock_page(folio_page(eb->folios[i], 0));
3153         return eb;
3154
3155 out:
3156         WARN_ON(!atomic_dec_and_test(&eb->refs));
3157
3158         /*
3159          * Any attached folios need to be detached before we unlock them.  This
3160          * is because when we're inserting our new folios into the mapping, and
3161          * then attaching our eb to that folio.  If we fail to insert our folio
3162          * we'll lookup the folio for that index, and grab that EB.  We do not
3163          * want that to grab this eb, as we're getting ready to free it.  So we
3164          * have to detach it first and then unlock it.
3165          *
3166          * We have to drop our reference and NULL it out here because in the
3167          * subpage case detaching does a btrfs_folio_dec_eb_refs() for our eb.
3168          * Below when we call btrfs_release_extent_buffer() we will call
3169          * detach_extent_buffer_folio() on our remaining pages in the !subpage
3170          * case.  If we left eb->folios[i] populated in the subpage case we'd
3171          * double put our reference and be super sad.
3172          */
3173         for (int i = 0; i < attached; i++) {
3174                 ASSERT(eb->folios[i]);
3175                 detach_extent_buffer_folio(eb, eb->folios[i]);
3176                 unlock_page(folio_page(eb->folios[i], 0));
3177                 folio_put(eb->folios[i]);
3178                 eb->folios[i] = NULL;
3179         }
3180         /*
3181          * Now all pages of that extent buffer is unmapped, set UNMAPPED flag,
3182          * so it can be cleaned up without utilizing page->mapping.
3183          */
3184         set_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags);
3185
3186         btrfs_release_extent_buffer(eb);
3187         if (ret < 0)
3188                 return ERR_PTR(ret);
3189         ASSERT(existing_eb);
3190         return existing_eb;
3191 }
3192
3193 static inline void btrfs_release_extent_buffer_rcu(struct rcu_head *head)
3194 {
3195         struct extent_buffer *eb =
3196                         container_of(head, struct extent_buffer, rcu_head);
3197
3198         __free_extent_buffer(eb);
3199 }
3200
3201 static int release_extent_buffer(struct extent_buffer *eb)
3202         __releases(&eb->refs_lock)
3203 {
3204         lockdep_assert_held(&eb->refs_lock);
3205
3206         WARN_ON(atomic_read(&eb->refs) == 0);
3207         if (atomic_dec_and_test(&eb->refs)) {
3208                 if (test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_IN_TREE, &eb->bflags)) {
3209                         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3210
3211                         spin_unlock(&eb->refs_lock);
3212
3213                         spin_lock(&fs_info->buffer_lock);
3214                         radix_tree_delete(&fs_info->buffer_radix,
3215                                           eb->start >> fs_info->sectorsize_bits);
3216                         spin_unlock(&fs_info->buffer_lock);
3217                 } else {
3218                         spin_unlock(&eb->refs_lock);
3219                 }
3220
3221                 btrfs_leak_debug_del_eb(eb);
3222                 /* Should be safe to release our pages at this point */
3223                 btrfs_release_extent_buffer_pages(eb);
3224 #ifdef CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS
3225                 if (unlikely(test_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags))) {
3226                         __free_extent_buffer(eb);
3227                         return 1;
3228                 }
3229 #endif
3230                 call_rcu(&eb->rcu_head, btrfs_release_extent_buffer_rcu);
3231                 return 1;
3232         }
3233         spin_unlock(&eb->refs_lock);
3234
3235         return 0;
3236 }
3237
3238 void free_extent_buffer(struct extent_buffer *eb)
3239 {
3240         int refs;
3241         if (!eb)
3242                 return;
3243
3244         refs = atomic_read(&eb->refs);
3245         while (1) {
3246                 if ((!test_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags) && refs <= 3)
3247                     || (test_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags) &&
3248                         refs == 1))
3249                         break;
3250                 if (atomic_try_cmpxchg(&eb->refs, &refs, refs - 1))
3251                         return;
3252         }
3253
3254         spin_lock(&eb->refs_lock);
3255         if (atomic_read(&eb->refs) == 2 &&
3256             test_bit(EXTENT_BUFFER_STALE, &eb->bflags) &&
3257             !extent_buffer_under_io(eb) &&
3258             test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags))
3259                 atomic_dec(&eb->refs);
3260
3261         /*
3262          * I know this is terrible, but it's temporary until we stop tracking
3263          * the uptodate bits and such for the extent buffers.
3264          */
3265         release_extent_buffer(eb);
3266 }
3267
3268 void free_extent_buffer_stale(struct extent_buffer *eb)
3269 {
3270         if (!eb)
3271                 return;
3272
3273         spin_lock(&eb->refs_lock);
3274         set_bit(EXTENT_BUFFER_STALE, &eb->bflags);
3275
3276         if (atomic_read(&eb->refs) == 2 && !extent_buffer_under_io(eb) &&
3277             test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags))
3278                 atomic_dec(&eb->refs);
3279         release_extent_buffer(eb);
3280 }
3281
3282 static void btree_clear_folio_dirty(struct folio *folio)
3283 {
3284         ASSERT(folio_test_dirty(folio));
3285         ASSERT(folio_test_locked(folio));
3286         folio_clear_dirty_for_io(folio);
3287         xa_lock_irq(&folio->mapping->i_pages);
3288         if (!folio_test_dirty(folio))
3289                 __xa_clear_mark(&folio->mapping->i_pages,
3290                                 folio_index(folio), PAGECACHE_TAG_DIRTY);
3291         xa_unlock_irq(&folio->mapping->i_pages);
3292 }
3293
3294 static void clear_subpage_extent_buffer_dirty(const struct extent_buffer *eb)
3295 {
3296         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3297         struct folio *folio = eb->folios[0];
3298         bool last;
3299
3300         /* btree_clear_folio_dirty() needs page locked. */
3301         folio_lock(folio);
3302         last = btrfs_subpage_clear_and_test_dirty(fs_info, folio, eb->start, eb->len);
3303         if (last)
3304                 btree_clear_folio_dirty(folio);
3305         folio_unlock(folio);
3306         WARN_ON(atomic_read(&eb->refs) == 0);
3307 }
3308
3309 void btrfs_clear_buffer_dirty(struct btrfs_trans_handle *trans,
3310                               struct extent_buffer *eb)
3311 {
3312         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3313         int num_folios;
3314
3315         btrfs_assert_tree_write_locked(eb);
3316
3317         if (trans && btrfs_header_generation(eb) != trans->transid)
3318                 return;
3319
3320         /*
3321          * Instead of clearing the dirty flag off of the buffer, mark it as
3322          * EXTENT_BUFFER_ZONED_ZEROOUT. This allows us to preserve
3323          * write-ordering in zoned mode, without the need to later re-dirty
3324          * the extent_buffer.
3325          *
3326          * The actual zeroout of the buffer will happen later in
3327          * btree_csum_one_bio.
3328          */
3329         if (btrfs_is_zoned(fs_info) && test_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &eb->bflags)) {
3330                 set_bit(EXTENT_BUFFER_ZONED_ZEROOUT, &eb->bflags);
3331                 return;
3332         }
3333
3334         if (!test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &eb->bflags))
3335                 return;
3336
3337         percpu_counter_add_batch(&fs_info->dirty_metadata_bytes, -eb->len,
3338                                  fs_info->dirty_metadata_batch);
3339
3340         if (eb->fs_info->nodesize < PAGE_SIZE)
3341                 return clear_subpage_extent_buffer_dirty(eb);
3342
3343         num_folios = num_extent_folios(eb);
3344         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
3345                 struct folio *folio = eb->folios[i];
3346
3347                 if (!folio_test_dirty(folio))
3348                         continue;
3349                 folio_lock(folio);
3350                 btree_clear_folio_dirty(folio);
3351                 folio_unlock(folio);
3352         }
3353         WARN_ON(atomic_read(&eb->refs) == 0);
3354 }
3355
3356 void set_extent_buffer_dirty(struct extent_buffer *eb)
3357 {
3358         int num_folios;
3359         bool was_dirty;
3360
3361         check_buffer_tree_ref(eb);
3362
3363         was_dirty = test_and_set_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &eb->bflags);
3364
3365         num_folios = num_extent_folios(eb);
3366         WARN_ON(atomic_read(&eb->refs) == 0);
3367         WARN_ON(!test_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags));
3368         WARN_ON(test_bit(EXTENT_BUFFER_ZONED_ZEROOUT, &eb->bflags));
3369
3370         if (!was_dirty) {
3371                 bool subpage = eb->fs_info->nodesize < PAGE_SIZE;
3372
3373                 /*
3374                  * For subpage case, we can have other extent buffers in the
3375                  * same page, and in clear_subpage_extent_buffer_dirty() we
3376                  * have to clear page dirty without subpage lock held.
3377                  * This can cause race where our page gets dirty cleared after
3378                  * we just set it.
3379                  *
3380                  * Thankfully, clear_subpage_extent_buffer_dirty() has locked
3381                  * its page for other reasons, we can use page lock to prevent
3382                  * the above race.
3383                  */
3384                 if (subpage)
3385                         lock_page(folio_page(eb->folios[0], 0));
3386                 for (int i = 0; i < num_folios; i++)
3387                         btrfs_folio_set_dirty(eb->fs_info, eb->folios[i],
3388                                               eb->start, eb->len);
3389                 if (subpage)
3390                         unlock_page(folio_page(eb->folios[0], 0));
3391                 percpu_counter_add_batch(&eb->fs_info->dirty_metadata_bytes,
3392                                          eb->len,
3393                                          eb->fs_info->dirty_metadata_batch);
3394         }
3395 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
3396         for (int i = 0; i < num_folios; i++)
3397                 ASSERT(folio_test_dirty(eb->folios[i]));
3398 #endif
3399 }
3400
3401 void clear_extent_buffer_uptodate(struct extent_buffer *eb)
3402 {
3403         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3404         int num_folios = num_extent_folios(eb);
3405
3406         clear_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags);
3407         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
3408                 struct folio *folio = eb->folios[i];
3409
3410                 if (!folio)
3411                         continue;
3412
3413                 /*
3414                  * This is special handling for metadata subpage, as regular
3415                  * btrfs_is_subpage() can not handle cloned/dummy metadata.
3416                  */
3417                 if (fs_info->nodesize >= PAGE_SIZE)
3418                         folio_clear_uptodate(folio);
3419                 else
3420                         btrfs_subpage_clear_uptodate(fs_info, folio,
3421                                                      eb->start, eb->len);
3422         }
3423 }
3424
3425 void set_extent_buffer_uptodate(struct extent_buffer *eb)
3426 {
3427         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3428         int num_folios = num_extent_folios(eb);
3429
3430         set_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags);
3431         for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
3432                 struct folio *folio = eb->folios[i];
3433
3434                 /*
3435                  * This is special handling for metadata subpage, as regular
3436                  * btrfs_is_subpage() can not handle cloned/dummy metadata.
3437                  */
3438                 if (fs_info->nodesize >= PAGE_SIZE)
3439                         folio_mark_uptodate(folio);
3440                 else
3441                         btrfs_subpage_set_uptodate(fs_info, folio,
3442                                                    eb->start, eb->len);
3443         }
3444 }
3445
3446 static void clear_extent_buffer_reading(struct extent_buffer *eb)
3447 {
3448         clear_bit(EXTENT_BUFFER_READING, &eb->bflags);
3449         smp_mb__after_atomic();
3450         wake_up_bit(&eb->bflags, EXTENT_BUFFER_READING);
3451 }
3452
3453 static void end_bbio_meta_read(struct btrfs_bio *bbio)
3454 {
3455         struct extent_buffer *eb = bbio->private;
3456         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3457         bool uptodate = !bbio->bio.bi_status;
3458         struct folio_iter fi;
3459         u32 bio_offset = 0;
3460
3461         /*
3462          * If the extent buffer is marked UPTODATE before the read operation
3463          * completes, other calls to read_extent_buffer_pages() will return
3464          * early without waiting for the read to finish, causing data races.
3465          */
3466         WARN_ON(test_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags));
3467
3468         eb->read_mirror = bbio->mirror_num;
3469
3470         if (uptodate &&
3471             btrfs_validate_extent_buffer(eb, &bbio->parent_check) < 0)
3472                 uptodate = false;
3473
3474         if (uptodate) {
3475                 set_extent_buffer_uptodate(eb);
3476         } else {
3477                 clear_extent_buffer_uptodate(eb);
3478                 set_bit(EXTENT_BUFFER_READ_ERR, &eb->bflags);
3479         }
3480
3481         bio_for_each_folio_all(fi, &bbio->bio) {
3482                 struct folio *folio = fi.folio;
3483                 u64 start = eb->start + bio_offset;
3484                 u32 len = fi.length;
3485
3486                 if (uptodate)
3487                         btrfs_folio_set_uptodate(fs_info, folio, start, len);
3488                 else
3489                         btrfs_folio_clear_uptodate(fs_info, folio, start, len);
3490
3491                 bio_offset += len;
3492         }
3493
3494         clear_extent_buffer_reading(eb);
3495         free_extent_buffer(eb);
3496
3497         bio_put(&bbio->bio);
3498 }
3499
3500 int read_extent_buffer_pages(struct extent_buffer *eb, int wait, int mirror_num,
3501                              const struct btrfs_tree_parent_check *check)
3502 {
3503         struct btrfs_bio *bbio;
3504         bool ret;
3505
3506         if (test_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags))
3507                 return 0;
3508
3509         /*
3510          * We could have had EXTENT_BUFFER_UPTODATE cleared by the write
3511          * operation, which could potentially still be in flight.  In this case
3512          * we simply want to return an error.
3513          */
3514         if (unlikely(test_bit(EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR, &eb->bflags)))
3515                 return -EIO;
3516
3517         /* Someone else is already reading the buffer, just wait for it. */
3518         if (test_and_set_bit(EXTENT_BUFFER_READING, &eb->bflags))
3519                 goto done;
3520
3521         /*
3522          * Between the initial test_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE) and the above
3523          * test_and_set_bit(EXTENT_BUFFER_READING), someone else could have
3524          * started and finished reading the same eb.  In this case, UPTODATE
3525          * will now be set, and we shouldn't read it in again.
3526          */
3527         if (unlikely(test_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags))) {
3528                 clear_extent_buffer_reading(eb);
3529                 return 0;
3530         }
3531
3532         clear_bit(EXTENT_BUFFER_READ_ERR, &eb->bflags);
3533         eb->read_mirror = 0;
3534         check_buffer_tree_ref(eb);
3535         atomic_inc(&eb->refs);
3536
3537         bbio = btrfs_bio_alloc(INLINE_EXTENT_BUFFER_PAGES,
3538                                REQ_OP_READ | REQ_META, eb->fs_info,
3539                                end_bbio_meta_read, eb);
3540         bbio->bio.bi_iter.bi_sector = eb->start >> SECTOR_SHIFT;
3541         bbio->inode = BTRFS_I(eb->fs_info->btree_inode);
3542         bbio->file_offset = eb->start;
3543         memcpy(&bbio->parent_check, check, sizeof(*check));
3544         if (eb->fs_info->nodesize < PAGE_SIZE) {
3545                 ret = bio_add_folio(&bbio->bio, eb->folios[0], eb->len,
3546                                     eb->start - folio_pos(eb->folios[0]));
3547                 ASSERT(ret);
3548         } else {
3549                 int num_folios = num_extent_folios(eb);
3550
3551                 for (int i = 0; i < num_folios; i++) {
3552                         struct folio *folio = eb->folios[i];
3553
3554                         ret = bio_add_folio(&bbio->bio, folio, eb->folio_size, 0);
3555                         ASSERT(ret);
3556                 }
3557         }
3558         btrfs_submit_bbio(bbio, mirror_num);
3559
3560 done:
3561         if (wait == WAIT_COMPLETE) {
3562                 wait_on_bit_io(&eb->bflags, EXTENT_BUFFER_READING, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3563                 if (!test_bit(EXTENT_BUFFER_UPTODATE, &eb->bflags))
3564                         return -EIO;
3565         }
3566
3567         return 0;
3568 }
3569
3570 static bool report_eb_range(const struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
3571                             unsigned long len)
3572 {
3573         btrfs_warn(eb->fs_info,
3574                 "access to eb bytenr %llu len %u out of range start %lu len %lu",
3575                 eb->start, eb->len, start, len);
3576         WARN_ON(IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG));
3577
3578         return true;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Check if the [start, start + len) range is valid before reading/writing
3583  * the eb.
3584  * NOTE: @start and @len are offset inside the eb, not logical address.
3585  *
3586  * Caller should not touch the dst/src memory if this function returns error.
3587  */
3588 static inline int check_eb_range(const struct extent_buffer *eb,
3589                                  unsigned long start, unsigned long len)
3590 {
3591         unsigned long offset;
3592
3593         /* start, start + len should not go beyond eb->len nor overflow */
3594         if (unlikely(check_add_overflow(start, len, &offset) || offset > eb->len))
3595                 return report_eb_range(eb, start, len);
3596
3597         return false;
3598 }
3599
3600 void read_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, void *dstv,
3601                         unsigned long start, unsigned long len)
3602 {
3603         const int unit_size = eb->folio_size;
3604         size_t cur;
3605         size_t offset;
3606         char *dst = (char *)dstv;
3607         unsigned long i = get_eb_folio_index(eb, start);
3608
3609         if (check_eb_range(eb, start, len)) {
3610                 /*
3611                  * Invalid range hit, reset the memory, so callers won't get
3612                  * some random garbage for their uninitialized memory.
3613                  */
3614                 memset(dstv, 0, len);
3615                 return;
3616         }
3617
3618         if (eb->addr) {
3619                 memcpy(dstv, eb->addr + start, len);
3620                 return;
3621         }
3622
3623         offset = get_eb_offset_in_folio(eb, start);
3624
3625         while (len > 0) {
3626                 char *kaddr;
3627
3628                 cur = min(len, unit_size - offset);
3629                 kaddr = folio_address(eb->folios[i]);
3630                 memcpy(dst, kaddr + offset, cur);
3631
3632                 dst += cur;
3633                 len -= cur;
3634                 offset = 0;
3635                 i++;
3636         }
3637 }
3638
3639 int read_extent_buffer_to_user_nofault(const struct extent_buffer *eb,
3640                                        void __user *dstv,
3641                                        unsigned long start, unsigned long len)
3642 {
3643         const int unit_size = eb->folio_size;
3644         size_t cur;
3645         size_t offset;
3646         char __user *dst = (char __user *)dstv;
3647         unsigned long i = get_eb_folio_index(eb, start);
3648         int ret = 0;
3649
3650         WARN_ON(start > eb->len);
3651         WARN_ON(start + len > eb->start + eb->len);
3652
3653         if (eb->addr) {
3654                 if (copy_to_user_nofault(dstv, eb->addr + start, len))
3655                         ret = -EFAULT;
3656                 return ret;
3657         }
3658
3659         offset = get_eb_offset_in_folio(eb, start);
3660
3661         while (len > 0) {
3662                 char *kaddr;
3663
3664                 cur = min(len, unit_size - offset);
3665                 kaddr = folio_address(eb->folios[i]);
3666                 if (copy_to_user_nofault(dst, kaddr + offset, cur)) {
3667                         ret = -EFAULT;
3668                         break;
3669                 }
3670
3671                 dst += cur;
3672                 len -= cur;
3673                 offset = 0;
3674                 i++;
3675         }
3676
3677         return ret;
3678 }
3679
3680 int memcmp_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, const void *ptrv,
3681                          unsigned long start, unsigned long len)
3682 {
3683         const int unit_size = eb->folio_size;
3684         size_t cur;
3685         size_t offset;
3686         char *kaddr;
3687         char *ptr = (char *)ptrv;
3688         unsigned long i = get_eb_folio_index(eb, start);
3689         int ret = 0;
3690
3691         if (check_eb_range(eb, start, len))
3692                 return -EINVAL;
3693
3694         if (eb->addr)
3695                 return memcmp(ptrv, eb->addr + start, len);
3696
3697         offset = get_eb_offset_in_folio(eb, start);
3698
3699         while (len > 0) {
3700                 cur = min(len, unit_size - offset);
3701                 kaddr = folio_address(eb->folios[i]);
3702                 ret = memcmp(ptr, kaddr + offset, cur);
3703                 if (ret)
3704                         break;
3705
3706                 ptr += cur;
3707                 len -= cur;
3708                 offset = 0;
3709                 i++;
3710         }
3711         return ret;
3712 }
3713
3714 /*
3715  * Check that the extent buffer is uptodate.
3716  *
3717  * For regular sector size == PAGE_SIZE case, check if @page is uptodate.
3718  * For subpage case, check if the range covered by the eb has EXTENT_UPTODATE.
3719  */
3720 static void assert_eb_folio_uptodate(const struct extent_buffer *eb, int i)
3721 {
3722         struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
3723         struct folio *folio = eb->folios[i];
3724
3725         ASSERT(folio);
3726
3727         /*
3728          * If we are using the commit root we could potentially clear a page
3729          * Uptodate while we're using the extent buffer that we've previously
3730          * looked up.  We don't want to complain in this case, as the page was
3731          * valid before, we just didn't write it out.  Instead we want to catch
3732          * the case where we didn't actually read the block properly, which
3733          * would have !PageUptodate and !EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR.
3734          */
3735         if (test_bit(EXTENT_BUFFER_WRITE_ERR, &eb->bflags))
3736                 return;
3737
3738         if (fs_info->nodesize < PAGE_SIZE) {
3739                 folio = eb->folios[0];
3740                 ASSERT(i == 0);
3741                 if (WARN_ON(!btrfs_subpage_test_uptodate(fs_info, folio,
3742                                                          eb->start, eb->len)))
3743                         btrfs_subpage_dump_bitmap(fs_info, folio, eb->start, eb->len);
3744         } else {
3745                 WARN_ON(!folio_test_uptodate(folio));
3746         }
3747 }
3748
3749 static void __write_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb,
3750                                   const void *srcv, unsigned long start,
3751                                   unsigned long len, bool use_memmove)
3752 {
3753         const int unit_size = eb->folio_size;
3754         size_t cur;
3755         size_t offset;
3756         char *kaddr;
3757         const char *src = (const char *)srcv;
3758         unsigned long i = get_eb_folio_index(eb, start);
3759         /* For unmapped (dummy) ebs, no need to check their uptodate status. */
3760         const bool check_uptodate = !test_bit(EXTENT_BUFFER_UNMAPPED, &eb->bflags);
3761
3762         if (check_eb_range(eb, start, len))
3763                 return;
3764
3765         if (eb->addr) {
3766                 if (use_memmove)
3767                         memmove(eb->addr + start, srcv, len);
3768                 else
3769                         memcpy(eb->addr + start, srcv, len);
3770                 return;
3771         }
3772
3773         offset = get_eb_offset_in_folio(eb, start);
3774
3775         while (len > 0) {
3776                 if (check_uptodate)
3777                         assert_eb_folio_uptodate(eb, i);
3778
3779                 cur = min(len, unit_size - offset);
3780                 kaddr = folio_address(eb->folios[i]);
3781                 if (use_memmove)
3782                         memmove(kaddr + offset, src, cur);
3783                 else
3784                         memcpy(kaddr + offset, src, cur);
3785
3786                 src += cur;
3787                 len -= cur;
3788                 offset = 0;
3789                 i++;
3790         }
3791 }
3792
3793 void write_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, const void *srcv,
3794                          unsigned long start, unsigned long len)
3795 {
3796         return __write_extent_buffer(eb, srcv, start, len, false);
3797 }
3798
3799 static void memset_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, int c,
3800                                  unsigned long start, unsigned long len)
3801 {
3802         const int unit_size = eb->folio_size;
3803         unsigned long cur = start;
3804
3805         if (eb->addr) {
3806                 memset(eb->addr + start, c, len);
3807                 return;
3808         }
3809
3810         while (cur < start + len) {
3811                 unsigned long index = get_eb_folio_index(eb, cur);
3812                 unsigned int offset = get_eb_offset_in_folio(eb, cur);
3813                 unsigned int cur_len = min(start + len - cur, unit_size - offset);
3814
3815                 assert_eb_folio_uptodate(eb, index);
3816                 memset(folio_address(eb->folios[index]) + offset, c, cur_len);
3817
3818                 cur += cur_len;
3819         }
3820 }
3821
3822 void memzero_extent_buffer(const struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
3823                            unsigned long len)
3824 {
3825         if (check_eb_range(eb, start, len))
3826                 return;
3827         return memset_extent_buffer(eb, 0, start, len);
3828 }
3829
3830 void copy_extent_buffer_full(const struct extent_buffer *dst,
3831                              const struct extent_buffer *src)
3832 {
3833         const int unit_size = src->folio_size;
3834         unsigned long cur = 0;
3835
3836         ASSERT(dst->len == src->len);
3837
3838         while (cur < src->len) {
3839                 unsigned long index = get_eb_folio_index(src, cur);
3840                 unsigned long offset = get_eb_offset_in_folio(src, cur);
3841                 unsigned long cur_len = min(src->len, unit_size - offset);
3842                 void *addr = folio_address(src->folios[index]) + offset;
3843
3844                 write_extent_buffer(dst, addr, cur, cur_len);
3845
3846                 cur += cur_len;
3847         }
3848 }
3849
3850 void copy_extent_buffer(const struct extent_buffer *dst,
3851                         const struct extent_buffer *src,
3852                         unsigned long dst_offset, unsigned long src_offset,
3853                         unsigned long len)
3854 {
3855         const int unit_size = dst->folio_size;
3856         u64 dst_len = dst->len;
3857         size_t cur;
3858         size_t offset;
3859         char *kaddr;
3860         unsigned long i = get_eb_folio_index(dst, dst_offset);
3861
3862         if (check_eb_range(dst, dst_offset, len) ||
3863             check_eb_range(src, src_offset, len))
3864                 return;
3865
3866         WARN_ON(src->len != dst_len);
3867
3868         offset = get_eb_offset_in_folio(dst, dst_offset);
3869
3870         while (len > 0) {
3871                 assert_eb_folio_uptodate(dst, i);
3872
3873                 cur = min(len, (unsigned long)(unit_size - offset));
3874
3875                 kaddr = folio_address(dst->folios[i]);
3876                 read_extent_buffer(src, kaddr + offset, src_offset, cur);
3877
3878                 src_offset += cur;
3879                 len -= cur;
3880                 offset = 0;
3881                 i++;
3882         }
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Calculate the folio and offset of the byte containing the given bit number.
3887  *
3888  * @eb:           the extent buffer
3889  * @start:        offset of the bitmap item in the extent buffer
3890  * @nr:           bit number
3891  * @folio_index:  return index of the folio in the extent buffer that contains
3892  *                the given bit number
3893  * @folio_offset: return offset into the folio given by folio_index
3894  *
3895  * This helper hides the ugliness of finding the byte in an extent buffer which
3896  * contains a given bit.
3897  */
3898 static inline void eb_bitmap_offset(const struct extent_buffer *eb,
3899                                     unsigned long start, unsigned long nr,
3900                                     unsigned long *folio_index,
3901                                     size_t *folio_offset)
3902 {
3903         size_t byte_offset = BIT_BYTE(nr);
3904         size_t offset;
3905
3906         /*
3907          * The byte we want is the offset of the extent buffer + the offset of
3908          * the bitmap item in the extent buffer + the offset of the byte in the
3909          * bitmap item.
3910          */
3911         offset = start + offset_in_eb_folio(eb, eb->start) + byte_offset;
3912
3913         *folio_index = offset >> eb->folio_shift;
3914         *folio_offset = offset_in_eb_folio(eb, offset);
3915 }
3916
3917 /*
3918  * Determine whether a bit in a bitmap item is set.
3919  *
3920  * @eb:     the extent buffer
3921  * @start:  offset of the bitmap item in the extent buffer
3922  * @nr:     bit number to test
3923  */
3924 int extent_buffer_test_bit(const struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
3925                            unsigned long nr)
3926 {
3927         unsigned long i;
3928         size_t offset;
3929         u8 *kaddr;
3930
3931         eb_bitmap_offset(eb, start, nr, &i, &offset);
3932         assert_eb_folio_uptodate(eb, i);
3933         kaddr = folio_address(eb->folios[i]);
3934         return 1U & (kaddr[offset] >> (nr & (BITS_PER_BYTE - 1)));
3935 }
3936
3937 static u8 *extent_buffer_get_byte(const struct extent_buffer *eb, unsigned long bytenr)
3938 {
3939         unsigned long index = get_eb_folio_index(eb, bytenr);
3940
3941         if (check_eb_range(eb, bytenr, 1))
3942                 return NULL;
3943         return folio_address(eb->folios[index]) + get_eb_offset_in_folio(eb, bytenr);
3944 }
3945
3946 /*
3947  * Set an area of a bitmap to 1.
3948  *
3949  * @eb:     the extent buffer
3950  * @start:  offset of the bitmap item in the extent buffer
3951  * @pos:    bit number of the first bit
3952  * @len:    number of bits to set
3953  */
3954 void extent_buffer_bitmap_set(const struct extent_buffer *eb, unsigned long start,
3955                               unsigned long pos, unsigned long len)
3956 {
3957         unsigned int first_byte = start + BIT_BYTE(pos);
3958         unsigned int last_byte = start + BIT_BYTE(pos + len - 1);
3959         const bool same_byte = (first_byte == last_byte);
3960         u8 mask = BITMAP_FIRST_BYTE_MASK(pos);
3961         u8 *kaddr;
3962
3963         if (same_byte)
3964                 mask &= BITMAP_LAST_BYTE_MASK(pos + len);
3965
3966         /* Handle the first byte. */
3967         kaddr = extent_buffer_get_byte(eb, first_byte);
3968         *kaddr |= mask;
3969         if (same_byte)
3970                 return;
3971
3972         /* Handle the byte aligned part. */
3973         ASSERT(first_byte + 1 <= last_byte);
3974         memset_extent_buffer(eb, 0xff, first_byte + 1, last_byte - first_byte - 1);
3975
3976         /* Handle the last byte. */
3977         kaddr = extent_buffer_get_byte(eb, last_byte);
3978         *kaddr |= BITMAP_LAST_BYTE_MASK(pos + len);
3979 }
3980
3981
3982 /*
3983  * Clear an area of a bitmap.
3984  *
3985  * @eb:     the extent buffer
3986  * @start:  offset of the bitmap item in the extent buffer
3987  * @pos:    bit number of the first bit
3988  * @len:    number of bits to clear
3989  */
3990 void extent_buffer_bitmap_clear(const struct extent_buffer *eb,
3991                                 unsigned long start, unsigned long pos,
3992                                 unsigned long len)
3993 {
3994         unsigned int first_byte = start + BIT_BYTE(pos);
3995         unsigned int last_byte = start + BIT_BYTE(pos + len - 1);
3996         const bool same_byte = (first_byte == last_byte);
3997         u8 mask = BITMAP_FIRST_BYTE_MASK(pos);
3998         u8 *kaddr;
3999
4000         if (same_byte)
4001                 mask &= BITMAP_LAST_BYTE_MASK(pos + len);
4002
4003         /* Handle the first byte. */
4004         kaddr = extent_buffer_get_byte(eb, first_byte);
4005         *kaddr &= ~mask;
4006         if (same_byte)
4007                 return;
4008
4009         /* Handle the byte aligned part. */
4010         ASSERT(first_byte + 1 <= last_byte);
4011         memset_extent_buffer(eb, 0, first_byte + 1, last_byte - first_byte - 1);
4012
4013         /* Handle the last byte. */
4014         kaddr = extent_buffer_get_byte(eb, last_byte);
4015         *kaddr &= ~BITMAP_LAST_BYTE_MASK(pos + len);
4016 }
4017
4018 static inline bool areas_overlap(unsigned long src, unsigned long dst, unsigned long len)
4019 {
4020         unsigned long distance = (src > dst) ? src - dst : dst - src;
4021         return distance < len;
4022 }
4023
4024 void memcpy_extent_buffer(const struct extent_buffer *dst,
4025                           unsigned long dst_offset, unsigned long src_offset,
4026                           unsigned long len)
4027 {
4028         const int unit_size = dst->folio_size;
4029         unsigned long cur_off = 0;
4030
4031         if (check_eb_range(dst, dst_offset, len) ||
4032             check_eb_range(dst, src_offset, len))
4033                 return;
4034
4035         if (dst->addr) {
4036                 const bool use_memmove = areas_overlap(src_offset, dst_offset, len);
4037
4038                 if (use_memmove)
4039                         memmove(dst->addr + dst_offset, dst->addr + src_offset, len);
4040                 else
4041                         memcpy(dst->addr + dst_offset, dst->addr + src_offset, len);
4042                 return;
4043         }
4044
4045         while (cur_off < len) {
4046                 unsigned long cur_src = cur_off + src_offset;
4047                 unsigned long folio_index = get_eb_folio_index(dst, cur_src);
4048                 unsigned long folio_off = get_eb_offset_in_folio(dst, cur_src);
4049                 unsigned long cur_len = min(src_offset + len - cur_src,
4050                                             unit_size - folio_off);
4051                 void *src_addr = folio_address(dst->folios[folio_index]) + folio_off;
4052                 const bool use_memmove = areas_overlap(src_offset + cur_off,
4053                                                        dst_offset + cur_off, cur_len);
4054
4055                 __write_extent_buffer(dst, src_addr, dst_offset + cur_off, cur_len,
4056                                       use_memmove);
4057                 cur_off += cur_len;
4058         }
4059 }
4060
4061 void memmove_extent_buffer(const struct extent_buffer *dst,
4062                            unsigned long dst_offset, unsigned long src_offset,
4063                            unsigned long len)
4064 {
4065         unsigned long dst_end = dst_offset + len - 1;
4066         unsigned long src_end = src_offset + len - 1;
4067
4068         if (check_eb_range(dst, dst_offset, len) ||
4069             check_eb_range(dst, src_offset, len))
4070                 return;
4071
4072         if (dst_offset < src_offset) {
4073                 memcpy_extent_buffer(dst, dst_offset, src_offset, len);
4074                 return;
4075         }
4076
4077         if (dst->addr) {
4078                 memmove(dst->addr + dst_offset, dst->addr + src_offset, len);
4079                 return;
4080         }
4081
4082         while (len > 0) {
4083                 unsigned long src_i;
4084                 size_t cur;
4085                 size_t dst_off_in_folio;
4086                 size_t src_off_in_folio;
4087                 void *src_addr;
4088                 bool use_memmove;
4089
4090                 src_i = get_eb_folio_index(dst, src_end);
4091
4092                 dst_off_in_folio = get_eb_offset_in_folio(dst, dst_end);
4093                 src_off_in_folio = get_eb_offset_in_folio(dst, src_end);
4094
4095                 cur = min_t(unsigned long, len, src_off_in_folio + 1);
4096                 cur = min(cur, dst_off_in_folio + 1);
4097
4098                 src_addr = folio_address(dst->folios[src_i]) + src_off_in_folio -
4099                                          cur + 1;
4100                 use_memmove = areas_overlap(src_end - cur + 1, dst_end - cur + 1,
4101                                             cur);
4102
4103                 __write_extent_buffer(dst, src_addr, dst_end - cur + 1, cur,
4104                                       use_memmove);
4105
4106                 dst_end -= cur;
4107                 src_end -= cur;
4108                 len -= cur;
4109         }
4110 }
4111
4112 #define GANG_LOOKUP_SIZE        16
4113 static struct extent_buffer *get_next_extent_buffer(
4114                 const struct btrfs_fs_info *fs_info, struct folio *folio, u64 bytenr)
4115 {
4116         struct extent_buffer *gang[GANG_LOOKUP_SIZE];
4117         struct extent_buffer *found = NULL;
4118         u64 folio_start = folio_pos(folio);
4119         u64 cur = folio_start;
4120
4121         ASSERT(in_range(bytenr, folio_start, PAGE_SIZE));
4122         lockdep_assert_held(&fs_info->buffer_lock);
4123
4124         while (cur < folio_start + PAGE_SIZE) {
4125                 int ret;
4126                 int i;
4127
4128                 ret = radix_tree_gang_lookup(&fs_info->buffer_radix,
4129                                 (void **)gang, cur >> fs_info->sectorsize_bits,
4130                                 min_t(unsigned int, GANG_LOOKUP_SIZE,
4131                                       PAGE_SIZE / fs_info->nodesize));
4132                 if (ret == 0)
4133                         goto out;
4134                 for (i = 0; i < ret; i++) {
4135                         /* Already beyond page end */
4136                         if (gang[i]->start >= folio_start + PAGE_SIZE)
4137                                 goto out;
4138                         /* Found one */
4139                         if (gang[i]->start >= bytenr) {
4140                                 found = gang[i];
4141                                 goto out;
4142                         }
4143                 }
4144                 cur = gang[ret - 1]->start + gang[ret - 1]->len;
4145         }
4146 out:
4147         return found;
4148 }
4149
4150 static int try_release_subpage_extent_buffer(struct folio *folio)
4151 {
4152         struct btrfs_fs_info *fs_info = folio_to_fs_info(folio);
4153         u64 cur = folio_pos(folio);
4154         const u64 end = cur + PAGE_SIZE;
4155         int ret;
4156
4157         while (cur < end) {
4158                 struct extent_buffer *eb = NULL;
4159
4160                 /*
4161                  * Unlike try_release_extent_buffer() which uses folio private
4162                  * to grab buffer, for subpage case we rely on radix tree, thus
4163                  * we need to ensure radix tree consistency.
4164                  *
4165                  * We also want an atomic snapshot of the radix tree, thus go
4166                  * with spinlock rather than RCU.
4167                  */
4168                 spin_lock(&fs_info->buffer_lock);
4169                 eb = get_next_extent_buffer(fs_info, folio, cur);
4170                 if (!eb) {
4171                         /* No more eb in the page range after or at cur */
4172                         spin_unlock(&fs_info->buffer_lock);
4173                         break;
4174                 }
4175                 cur = eb->start + eb->len;
4176
4177                 /*
4178                  * The same as try_release_extent_buffer(), to ensure the eb
4179                  * won't disappear out from under us.
4180                  */
4181                 spin_lock(&eb->refs_lock);
4182                 if (atomic_read(&eb->refs) != 1 || extent_buffer_under_io(eb)) {
4183                         spin_unlock(&eb->refs_lock);
4184                         spin_unlock(&fs_info->buffer_lock);
4185                         break;
4186                 }
4187                 spin_unlock(&fs_info->buffer_lock);
4188
4189                 /*
4190                  * If tree ref isn't set then we know the ref on this eb is a
4191                  * real ref, so just return, this eb will likely be freed soon
4192                  * anyway.
4193                  */
4194                 if (!test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags)) {
4195                         spin_unlock(&eb->refs_lock);
4196                         break;
4197                 }
4198
4199                 /*
4200                  * Here we don't care about the return value, we will always
4201                  * check the folio private at the end.  And
4202                  * release_extent_buffer() will release the refs_lock.
4203                  */
4204                 release_extent_buffer(eb);
4205         }
4206         /*
4207          * Finally to check if we have cleared folio private, as if we have
4208          * released all ebs in the page, the folio private should be cleared now.
4209          */
4210         spin_lock(&folio->mapping->i_private_lock);
4211         if (!folio_test_private(folio))
4212                 ret = 1;
4213         else
4214                 ret = 0;
4215         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
4216         return ret;
4217
4218 }
4219
4220 int try_release_extent_buffer(struct folio *folio)
4221 {
4222         struct extent_buffer *eb;
4223
4224         if (folio_to_fs_info(folio)->nodesize < PAGE_SIZE)
4225                 return try_release_subpage_extent_buffer(folio);
4226
4227         /*
4228          * We need to make sure nobody is changing folio private, as we rely on
4229          * folio private as the pointer to extent buffer.
4230          */
4231         spin_lock(&folio->mapping->i_private_lock);
4232         if (!folio_test_private(folio)) {
4233                 spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
4234                 return 1;
4235         }
4236
4237         eb = folio_get_private(folio);
4238         BUG_ON(!eb);
4239
4240         /*
4241          * This is a little awful but should be ok, we need to make sure that
4242          * the eb doesn't disappear out from under us while we're looking at
4243          * this page.
4244          */
4245         spin_lock(&eb->refs_lock);
4246         if (atomic_read(&eb->refs) != 1 || extent_buffer_under_io(eb)) {
4247                 spin_unlock(&eb->refs_lock);
4248                 spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
4249                 return 0;
4250         }
4251         spin_unlock(&folio->mapping->i_private_lock);
4252
4253         /*
4254          * If tree ref isn't set then we know the ref on this eb is a real ref,
4255          * so just return, this page will likely be freed soon anyway.
4256          */
4257         if (!test_and_clear_bit(EXTENT_BUFFER_TREE_REF, &eb->bflags)) {
4258                 spin_unlock(&eb->refs_lock);
4259                 return 0;
4260         }
4261
4262         return release_extent_buffer(eb);
4263 }
4264
4265 /*
4266  * Attempt to readahead a child block.
4267  *
4268  * @fs_info:    the fs_info
4269  * @bytenr:     bytenr to read
4270  * @owner_root: objectid of the root that owns this eb
4271  * @gen:        generation for the uptodate check, can be 0
4272  * @level:      level for the eb
4273  *
4274  * Attempt to readahead a tree block at @bytenr.  If @gen is 0 then we do a
4275  * normal uptodate check of the eb, without checking the generation.  If we have
4276  * to read the block we will not block on anything.
4277  */
4278 void btrfs_readahead_tree_block(struct btrfs_fs_info *fs_info,
4279                                 u64 bytenr, u64 owner_root, u64 gen, int level)
4280 {
4281         struct btrfs_tree_parent_check check = {
4282                 .level = level,
4283                 .transid = gen
4284         };
4285         struct extent_buffer *eb;
4286         int ret;
4287
4288         eb = btrfs_find_create_tree_block(fs_info, bytenr, owner_root, level);
4289         if (IS_ERR(eb))
4290                 return;
4291
4292         if (btrfs_buffer_uptodate(eb, gen, 1)) {
4293                 free_extent_buffer(eb);
4294                 return;
4295         }
4296
4297         ret = read_extent_buffer_pages(eb, WAIT_NONE, 0, &check);
4298         if (ret < 0)
4299                 free_extent_buffer_stale(eb);
4300         else
4301                 free_extent_buffer(eb);
4302 }
4303
4304 /*
4305  * Readahead a node's child block.
4306  *
4307  * @node:       parent node we're reading from
4308  * @slot:       slot in the parent node for the child we want to read
4309  *
4310  * A helper for btrfs_readahead_tree_block, we simply read the bytenr pointed at
4311  * the slot in the node provided.
4312  */
4313 void btrfs_readahead_node_child(struct extent_buffer *node, int slot)
4314 {
4315         btrfs_readahead_tree_block(node->fs_info,
4316                                    btrfs_node_blockptr(node, slot),
4317                                    btrfs_header_owner(node),
4318                                    btrfs_node_ptr_generation(node, slot),
4319                                    btrfs_header_level(node) - 1);
4320 }
This page took 0.279994 seconds and 4 git commands to generate.