]> Git Repo - J-linux.git/blob - fs/btrfs/extent_map.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_map.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/err.h>
4 #include <linux/slab.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6 #include "messages.h"
7 #include "ctree.h"
8 #include "extent_map.h"
9 #include "compression.h"
10 #include "btrfs_inode.h"
11 #include "disk-io.h"
12
13
14 static struct kmem_cache *extent_map_cache;
15
16 int __init extent_map_init(void)
17 {
18         extent_map_cache = kmem_cache_create("btrfs_extent_map",
19                                              sizeof(struct extent_map), 0, 0, NULL);
20         if (!extent_map_cache)
21                 return -ENOMEM;
22         return 0;
23 }
24
25 void __cold extent_map_exit(void)
26 {
27         kmem_cache_destroy(extent_map_cache);
28 }
29
30 /*
31  * Initialize the extent tree @tree.  Should be called for each new inode or
32  * other user of the extent_map interface.
33  */
34 void extent_map_tree_init(struct extent_map_tree *tree)
35 {
36         tree->root = RB_ROOT;
37         INIT_LIST_HEAD(&tree->modified_extents);
38         rwlock_init(&tree->lock);
39 }
40
41 /*
42  * Allocate a new extent_map structure.  The new structure is returned with a
43  * reference count of one and needs to be freed using free_extent_map()
44  */
45 struct extent_map *alloc_extent_map(void)
46 {
47         struct extent_map *em;
48         em = kmem_cache_zalloc(extent_map_cache, GFP_NOFS);
49         if (!em)
50                 return NULL;
51         RB_CLEAR_NODE(&em->rb_node);
52         refcount_set(&em->refs, 1);
53         INIT_LIST_HEAD(&em->list);
54         return em;
55 }
56
57 /*
58  * Drop the reference out on @em by one and free the structure if the reference
59  * count hits zero.
60  */
61 void free_extent_map(struct extent_map *em)
62 {
63         if (!em)
64                 return;
65         if (refcount_dec_and_test(&em->refs)) {
66                 WARN_ON(extent_map_in_tree(em));
67                 WARN_ON(!list_empty(&em->list));
68                 kmem_cache_free(extent_map_cache, em);
69         }
70 }
71
72 /* Do the math around the end of an extent, handling wrapping. */
73 static u64 range_end(u64 start, u64 len)
74 {
75         if (start + len < start)
76                 return (u64)-1;
77         return start + len;
78 }
79
80 static void remove_em(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
81 {
82         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
83
84         rb_erase(&em->rb_node, &inode->extent_tree.root);
85         RB_CLEAR_NODE(&em->rb_node);
86
87         if (!btrfs_is_testing(fs_info) && is_fstree(btrfs_root_id(inode->root)))
88                 percpu_counter_dec(&fs_info->evictable_extent_maps);
89 }
90
91 static int tree_insert(struct rb_root *root, struct extent_map *em)
92 {
93         struct rb_node **p = &root->rb_node;
94         struct rb_node *parent = NULL;
95         struct extent_map *entry = NULL;
96         struct rb_node *orig_parent = NULL;
97         u64 end = range_end(em->start, em->len);
98
99         while (*p) {
100                 parent = *p;
101                 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
102
103                 if (em->start < entry->start)
104                         p = &(*p)->rb_left;
105                 else if (em->start >= extent_map_end(entry))
106                         p = &(*p)->rb_right;
107                 else
108                         return -EEXIST;
109         }
110
111         orig_parent = parent;
112         while (parent && em->start >= extent_map_end(entry)) {
113                 parent = rb_next(parent);
114                 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
115         }
116         if (parent)
117                 if (end > entry->start && em->start < extent_map_end(entry))
118                         return -EEXIST;
119
120         parent = orig_parent;
121         entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
122         while (parent && em->start < entry->start) {
123                 parent = rb_prev(parent);
124                 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
125         }
126         if (parent)
127                 if (end > entry->start && em->start < extent_map_end(entry))
128                         return -EEXIST;
129
130         rb_link_node(&em->rb_node, orig_parent, p);
131         rb_insert_color(&em->rb_node, root);
132         return 0;
133 }
134
135 /*
136  * Search through the tree for an extent_map with a given offset.  If it can't
137  * be found, try to find some neighboring extents
138  */
139 static struct rb_node *__tree_search(struct rb_root *root, u64 offset,
140                                      struct rb_node **prev_or_next_ret)
141 {
142         struct rb_node *n = root->rb_node;
143         struct rb_node *prev = NULL;
144         struct rb_node *orig_prev = NULL;
145         struct extent_map *entry;
146         struct extent_map *prev_entry = NULL;
147
148         ASSERT(prev_or_next_ret);
149
150         while (n) {
151                 entry = rb_entry(n, struct extent_map, rb_node);
152                 prev = n;
153                 prev_entry = entry;
154
155                 if (offset < entry->start)
156                         n = n->rb_left;
157                 else if (offset >= extent_map_end(entry))
158                         n = n->rb_right;
159                 else
160                         return n;
161         }
162
163         orig_prev = prev;
164         while (prev && offset >= extent_map_end(prev_entry)) {
165                 prev = rb_next(prev);
166                 prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
167         }
168
169         /*
170          * Previous extent map found, return as in this case the caller does not
171          * care about the next one.
172          */
173         if (prev) {
174                 *prev_or_next_ret = prev;
175                 return NULL;
176         }
177
178         prev = orig_prev;
179         prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
180         while (prev && offset < prev_entry->start) {
181                 prev = rb_prev(prev);
182                 prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
183         }
184         *prev_or_next_ret = prev;
185
186         return NULL;
187 }
188
189 static inline u64 extent_map_block_len(const struct extent_map *em)
190 {
191         if (extent_map_is_compressed(em))
192                 return em->disk_num_bytes;
193         return em->len;
194 }
195
196 static inline u64 extent_map_block_end(const struct extent_map *em)
197 {
198         const u64 block_start = extent_map_block_start(em);
199         const u64 block_end = block_start + extent_map_block_len(em);
200
201         if (block_end < block_start)
202                 return (u64)-1;
203
204         return block_end;
205 }
206
207 static bool can_merge_extent_map(const struct extent_map *em)
208 {
209         if (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)
210                 return false;
211
212         /* Don't merge compressed extents, we need to know their actual size. */
213         if (extent_map_is_compressed(em))
214                 return false;
215
216         if (em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING)
217                 return false;
218
219         /*
220          * We don't want to merge stuff that hasn't been written to the log yet
221          * since it may not reflect exactly what is on disk, and that would be
222          * bad.
223          */
224         if (!list_empty(&em->list))
225                 return false;
226
227         return true;
228 }
229
230 /* Check to see if two extent_map structs are adjacent and safe to merge. */
231 static bool mergeable_maps(const struct extent_map *prev, const struct extent_map *next)
232 {
233         if (extent_map_end(prev) != next->start)
234                 return false;
235
236         /*
237          * The merged flag is not an on-disk flag, it just indicates we had the
238          * extent maps of 2 (or more) adjacent extents merged, so factor it out.
239          */
240         if ((prev->flags & ~EXTENT_FLAG_MERGED) !=
241             (next->flags & ~EXTENT_FLAG_MERGED))
242                 return false;
243
244         if (next->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE - 1)
245                 return extent_map_block_start(next) == extent_map_block_end(prev);
246
247         /* HOLES and INLINE extents. */
248         return next->disk_bytenr == prev->disk_bytenr;
249 }
250
251 /*
252  * Handle the on-disk data extents merge for @prev and @next.
253  *
254  * @prev:    left extent to merge
255  * @next:    right extent to merge
256  * @merged:  the extent we will not discard after the merge; updated with new values
257  *
258  * After this, one of the two extents is the new merged extent and the other is
259  * removed from the tree and likely freed. Note that @merged is one of @prev/@next
260  * so there is const/non-const aliasing occurring here.
261  *
262  * Only touches disk_bytenr/disk_num_bytes/offset/ram_bytes.
263  * For now only uncompressed regular extent can be merged.
264  */
265 static void merge_ondisk_extents(const struct extent_map *prev, const struct extent_map *next,
266                                  struct extent_map *merged)
267 {
268         u64 new_disk_bytenr;
269         u64 new_disk_num_bytes;
270         u64 new_offset;
271
272         /* @prev and @next should not be compressed. */
273         ASSERT(!extent_map_is_compressed(prev));
274         ASSERT(!extent_map_is_compressed(next));
275
276         /*
277          * There are two different cases where @prev and @next can be merged.
278          *
279          * 1) They are referring to the same data extent:
280          *
281          * |<----- data extent A ----->|
282          *    |<- prev ->|<- next ->|
283          *
284          * 2) They are referring to different data extents but still adjacent:
285          *
286          * |<-- data extent A -->|<-- data extent B -->|
287          *            |<- prev ->|<- next ->|
288          *
289          * The calculation here always merges the data extents first, then updates
290          * @offset using the new data extents.
291          *
292          * For case 1), the merged data extent would be the same.
293          * For case 2), we just merge the two data extents into one.
294          */
295         new_disk_bytenr = min(prev->disk_bytenr, next->disk_bytenr);
296         new_disk_num_bytes = max(prev->disk_bytenr + prev->disk_num_bytes,
297                                  next->disk_bytenr + next->disk_num_bytes) -
298                              new_disk_bytenr;
299         new_offset = prev->disk_bytenr + prev->offset - new_disk_bytenr;
300
301         merged->disk_bytenr = new_disk_bytenr;
302         merged->disk_num_bytes = new_disk_num_bytes;
303         merged->ram_bytes = new_disk_num_bytes;
304         merged->offset = new_offset;
305 }
306
307 static void dump_extent_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *prefix,
308                             struct extent_map *em)
309 {
310         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG))
311                 return;
312         btrfs_crit(fs_info,
313 "%s, start=%llu len=%llu disk_bytenr=%llu disk_num_bytes=%llu ram_bytes=%llu offset=%llu flags=0x%x",
314                 prefix, em->start, em->len, em->disk_bytenr, em->disk_num_bytes,
315                 em->ram_bytes, em->offset, em->flags);
316         ASSERT(0);
317 }
318
319 /* Internal sanity checks for btrfs debug builds. */
320 static void validate_extent_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct extent_map *em)
321 {
322         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG))
323                 return;
324         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
325                 if (em->disk_num_bytes == 0)
326                         dump_extent_map(fs_info, "zero disk_num_bytes", em);
327                 if (em->offset + em->len > em->ram_bytes)
328                         dump_extent_map(fs_info, "ram_bytes too small", em);
329                 if (em->offset + em->len > em->disk_num_bytes &&
330                     !extent_map_is_compressed(em))
331                         dump_extent_map(fs_info, "disk_num_bytes too small", em);
332                 if (!extent_map_is_compressed(em) &&
333                     em->ram_bytes != em->disk_num_bytes)
334                         dump_extent_map(fs_info,
335                 "ram_bytes mismatch with disk_num_bytes for non-compressed em",
336                                         em);
337         } else if (em->offset) {
338                 dump_extent_map(fs_info, "non-zero offset for hole/inline", em);
339         }
340 }
341
342 static void try_merge_map(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
343 {
344         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
345         struct extent_map *merge = NULL;
346         struct rb_node *rb;
347
348         /*
349          * We can't modify an extent map that is in the tree and that is being
350          * used by another task, as it can cause that other task to see it in
351          * inconsistent state during the merging. We always have 1 reference for
352          * the tree and 1 for this task (which is unpinning the extent map or
353          * clearing the logging flag), so anything > 2 means it's being used by
354          * other tasks too.
355          */
356         if (refcount_read(&em->refs) > 2)
357                 return;
358
359         if (!can_merge_extent_map(em))
360                 return;
361
362         if (em->start != 0) {
363                 rb = rb_prev(&em->rb_node);
364                 if (rb)
365                         merge = rb_entry(rb, struct extent_map, rb_node);
366                 if (rb && can_merge_extent_map(merge) && mergeable_maps(merge, em)) {
367                         em->start = merge->start;
368                         em->len += merge->len;
369                         em->generation = max(em->generation, merge->generation);
370
371                         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
372                                 merge_ondisk_extents(merge, em, em);
373                         em->flags |= EXTENT_FLAG_MERGED;
374
375                         validate_extent_map(fs_info, em);
376                         remove_em(inode, merge);
377                         free_extent_map(merge);
378                 }
379         }
380
381         rb = rb_next(&em->rb_node);
382         if (rb)
383                 merge = rb_entry(rb, struct extent_map, rb_node);
384         if (rb && can_merge_extent_map(merge) && mergeable_maps(em, merge)) {
385                 em->len += merge->len;
386                 if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
387                         merge_ondisk_extents(em, merge, em);
388                 validate_extent_map(fs_info, em);
389                 em->generation = max(em->generation, merge->generation);
390                 em->flags |= EXTENT_FLAG_MERGED;
391                 remove_em(inode, merge);
392                 free_extent_map(merge);
393         }
394 }
395
396 /*
397  * Unpin an extent from the cache.
398  *
399  * @inode:      the inode from which we are unpinning an extent range
400  * @start:      logical offset in the file
401  * @len:        length of the extent
402  * @gen:        generation that this extent has been modified in
403  *
404  * Called after an extent has been written to disk properly.  Set the generation
405  * to the generation that actually added the file item to the inode so we know
406  * we need to sync this extent when we call fsync().
407  *
408  * Returns: 0        on success
409  *          -ENOENT  when the extent is not found in the tree
410  *          -EUCLEAN if the found extent does not match the expected start
411  */
412 int unpin_extent_cache(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 len, u64 gen)
413 {
414         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
415         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
416         int ret = 0;
417         struct extent_map *em;
418
419         write_lock(&tree->lock);
420         em = lookup_extent_mapping(tree, start, len);
421
422         if (WARN_ON(!em)) {
423                 btrfs_warn(fs_info,
424 "no extent map found for inode %llu (root %lld) when unpinning extent range [%llu, %llu), generation %llu",
425                            btrfs_ino(inode), btrfs_root_id(inode->root),
426                            start, start + len, gen);
427                 ret = -ENOENT;
428                 goto out;
429         }
430
431         if (WARN_ON(em->start != start)) {
432                 btrfs_warn(fs_info,
433 "found extent map for inode %llu (root %lld) with unexpected start offset %llu when unpinning extent range [%llu, %llu), generation %llu",
434                            btrfs_ino(inode), btrfs_root_id(inode->root),
435                            em->start, start, start + len, gen);
436                 ret = -EUCLEAN;
437                 goto out;
438         }
439
440         em->generation = gen;
441         em->flags &= ~EXTENT_FLAG_PINNED;
442
443         try_merge_map(inode, em);
444
445 out:
446         write_unlock(&tree->lock);
447         free_extent_map(em);
448         return ret;
449
450 }
451
452 void clear_em_logging(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
453 {
454         lockdep_assert_held_write(&inode->extent_tree.lock);
455
456         em->flags &= ~EXTENT_FLAG_LOGGING;
457         if (extent_map_in_tree(em))
458                 try_merge_map(inode, em);
459 }
460
461 static inline void setup_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
462                                         struct extent_map *em,
463                                         int modified)
464 {
465         refcount_inc(&em->refs);
466
467         ASSERT(list_empty(&em->list));
468
469         if (modified)
470                 list_add(&em->list, &inode->extent_tree.modified_extents);
471         else
472                 try_merge_map(inode, em);
473 }
474
475 /*
476  * Add a new extent map to an inode's extent map tree.
477  *
478  * @inode:      the target inode
479  * @em:         map to insert
480  * @modified:   indicate whether the given @em should be added to the
481  *              modified list, which indicates the extent needs to be logged
482  *
483  * Insert @em into the @inode's extent map tree or perform a simple
484  * forward/backward merge with existing mappings.  The extent_map struct passed
485  * in will be inserted into the tree directly, with an additional reference
486  * taken, or a reference dropped if the merge attempt was successful.
487  */
488 static int add_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
489                               struct extent_map *em, int modified)
490 {
491         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
492         struct btrfs_root *root = inode->root;
493         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
494         int ret;
495
496         lockdep_assert_held_write(&tree->lock);
497
498         validate_extent_map(fs_info, em);
499         ret = tree_insert(&tree->root, em);
500         if (ret)
501                 return ret;
502
503         setup_extent_mapping(inode, em, modified);
504
505         if (!btrfs_is_testing(fs_info) && is_fstree(btrfs_root_id(root)))
506                 percpu_counter_inc(&fs_info->evictable_extent_maps);
507
508         return 0;
509 }
510
511 static struct extent_map *
512 __lookup_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
513                         u64 start, u64 len, int strict)
514 {
515         struct extent_map *em;
516         struct rb_node *rb_node;
517         struct rb_node *prev_or_next = NULL;
518         u64 end = range_end(start, len);
519
520         rb_node = __tree_search(&tree->root, start, &prev_or_next);
521         if (!rb_node) {
522                 if (prev_or_next)
523                         rb_node = prev_or_next;
524                 else
525                         return NULL;
526         }
527
528         em = rb_entry(rb_node, struct extent_map, rb_node);
529
530         if (strict && !(end > em->start && start < extent_map_end(em)))
531                 return NULL;
532
533         refcount_inc(&em->refs);
534         return em;
535 }
536
537 /*
538  * Lookup extent_map that intersects @start + @len range.
539  *
540  * @tree:       tree to lookup in
541  * @start:      byte offset to start the search
542  * @len:        length of the lookup range
543  *
544  * Find and return the first extent_map struct in @tree that intersects the
545  * [start, len] range.  There may be additional objects in the tree that
546  * intersect, so check the object returned carefully to make sure that no
547  * additional lookups are needed.
548  */
549 struct extent_map *lookup_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
550                                          u64 start, u64 len)
551 {
552         return __lookup_extent_mapping(tree, start, len, 1);
553 }
554
555 /*
556  * Find a nearby extent map intersecting @start + @len (not an exact search).
557  *
558  * @tree:       tree to lookup in
559  * @start:      byte offset to start the search
560  * @len:        length of the lookup range
561  *
562  * Find and return the first extent_map struct in @tree that intersects the
563  * [start, len] range.
564  *
565  * If one can't be found, any nearby extent may be returned
566  */
567 struct extent_map *search_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
568                                          u64 start, u64 len)
569 {
570         return __lookup_extent_mapping(tree, start, len, 0);
571 }
572
573 /*
574  * Remove an extent_map from its inode's extent tree.
575  *
576  * @inode:      the inode the extent map belongs to
577  * @em:         extent map being removed
578  *
579  * Remove @em from the extent tree of @inode.  No reference counts are dropped,
580  * and no checks are done to see if the range is in use.
581  */
582 void remove_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
583 {
584         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
585
586         lockdep_assert_held_write(&tree->lock);
587
588         WARN_ON(em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
589         if (!(em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
590                 list_del_init(&em->list);
591
592         remove_em(inode, em);
593 }
594
595 static void replace_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
596                                    struct extent_map *cur,
597                                    struct extent_map *new,
598                                    int modified)
599 {
600         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
601         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
602
603         lockdep_assert_held_write(&tree->lock);
604
605         validate_extent_map(fs_info, new);
606
607         WARN_ON(cur->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
608         ASSERT(extent_map_in_tree(cur));
609         if (!(cur->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
610                 list_del_init(&cur->list);
611         rb_replace_node(&cur->rb_node, &new->rb_node, &tree->root);
612         RB_CLEAR_NODE(&cur->rb_node);
613
614         setup_extent_mapping(inode, new, modified);
615 }
616
617 static struct extent_map *next_extent_map(const struct extent_map *em)
618 {
619         struct rb_node *next;
620
621         next = rb_next(&em->rb_node);
622         if (!next)
623                 return NULL;
624         return container_of(next, struct extent_map, rb_node);
625 }
626
627 static struct extent_map *prev_extent_map(struct extent_map *em)
628 {
629         struct rb_node *prev;
630
631         prev = rb_prev(&em->rb_node);
632         if (!prev)
633                 return NULL;
634         return container_of(prev, struct extent_map, rb_node);
635 }
636
637 /*
638  * Helper for btrfs_get_extent.  Given an existing extent in the tree,
639  * the existing extent is the nearest extent to map_start,
640  * and an extent that you want to insert, deal with overlap and insert
641  * the best fitted new extent into the tree.
642  */
643 static noinline int merge_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
644                                          struct extent_map *existing,
645                                          struct extent_map *em,
646                                          u64 map_start)
647 {
648         struct extent_map *prev;
649         struct extent_map *next;
650         u64 start;
651         u64 end;
652         u64 start_diff;
653
654         if (map_start < em->start || map_start >= extent_map_end(em))
655                 return -EINVAL;
656
657         if (existing->start > map_start) {
658                 next = existing;
659                 prev = prev_extent_map(next);
660         } else {
661                 prev = existing;
662                 next = next_extent_map(prev);
663         }
664
665         start = prev ? extent_map_end(prev) : em->start;
666         start = max_t(u64, start, em->start);
667         end = next ? next->start : extent_map_end(em);
668         end = min_t(u64, end, extent_map_end(em));
669         start_diff = start - em->start;
670         em->start = start;
671         em->len = end - start;
672         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
673                 em->offset += start_diff;
674         return add_extent_mapping(inode, em, 0);
675 }
676
677 /*
678  * Add extent mapping into an inode's extent map tree.
679  *
680  * @inode:    target inode
681  * @em_in:    extent we are inserting
682  * @start:    start of the logical range btrfs_get_extent() is requesting
683  * @len:      length of the logical range btrfs_get_extent() is requesting
684  *
685  * Note that @em_in's range may be different from [start, start+len),
686  * but they must be overlapped.
687  *
688  * Insert @em_in into the inode's extent map tree. In case there is an
689  * overlapping range, handle the -EEXIST by either:
690  * a) Returning the existing extent in @em_in if @start is within the
691  *    existing em.
692  * b) Merge the existing extent with @em_in passed in.
693  *
694  * Return 0 on success, otherwise -EEXIST.
695  *
696  */
697 int btrfs_add_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
698                              struct extent_map **em_in, u64 start, u64 len)
699 {
700         int ret;
701         struct extent_map *em = *em_in;
702         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
703
704         /*
705          * Tree-checker should have rejected any inline extent with non-zero
706          * file offset. Here just do a sanity check.
707          */
708         if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_INLINE)
709                 ASSERT(em->start == 0);
710
711         ret = add_extent_mapping(inode, em, 0);
712         /* it is possible that someone inserted the extent into the tree
713          * while we had the lock dropped.  It is also possible that
714          * an overlapping map exists in the tree
715          */
716         if (ret == -EEXIST) {
717                 struct extent_map *existing;
718
719                 existing = search_extent_mapping(&inode->extent_tree, start, len);
720
721                 trace_btrfs_handle_em_exist(fs_info, existing, em, start, len);
722
723                 /*
724                  * existing will always be non-NULL, since there must be
725                  * extent causing the -EEXIST.
726                  */
727                 if (start >= existing->start &&
728                     start < extent_map_end(existing)) {
729                         free_extent_map(em);
730                         *em_in = existing;
731                         ret = 0;
732                 } else {
733                         u64 orig_start = em->start;
734                         u64 orig_len = em->len;
735
736                         /*
737                          * The existing extent map is the one nearest to
738                          * the [start, start + len) range which overlaps
739                          */
740                         ret = merge_extent_mapping(inode, existing, em, start);
741                         if (WARN_ON(ret)) {
742                                 free_extent_map(em);
743                                 *em_in = NULL;
744                                 btrfs_warn(fs_info,
745 "extent map merge error existing [%llu, %llu) with em [%llu, %llu) start %llu",
746                                            existing->start, extent_map_end(existing),
747                                            orig_start, orig_start + orig_len, start);
748                         }
749                         free_extent_map(existing);
750                 }
751         }
752
753         ASSERT(ret == 0 || ret == -EEXIST);
754         return ret;
755 }
756
757 /*
758  * Drop all extent maps from a tree in the fastest possible way, rescheduling
759  * if needed. This avoids searching the tree, from the root down to the first
760  * extent map, before each deletion.
761  */
762 static void drop_all_extent_maps_fast(struct btrfs_inode *inode)
763 {
764         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
765         struct rb_node *node;
766
767         write_lock(&tree->lock);
768         node = rb_first(&tree->root);
769         while (node) {
770                 struct extent_map *em;
771                 struct rb_node *next = rb_next(node);
772
773                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
774                 em->flags &= ~(EXTENT_FLAG_PINNED | EXTENT_FLAG_LOGGING);
775                 remove_extent_mapping(inode, em);
776                 free_extent_map(em);
777
778                 if (cond_resched_rwlock_write(&tree->lock))
779                         node = rb_first(&tree->root);
780                 else
781                         node = next;
782         }
783         write_unlock(&tree->lock);
784 }
785
786 /*
787  * Drop all extent maps in a given range.
788  *
789  * @inode:       The target inode.
790  * @start:       Start offset of the range.
791  * @end:         End offset of the range (inclusive value).
792  * @skip_pinned: Indicate if pinned extent maps should be ignored or not.
793  *
794  * This drops all the extent maps that intersect the given range [@start, @end].
795  * Extent maps that partially overlap the range and extend behind or beyond it,
796  * are split.
797  * The caller should have locked an appropriate file range in the inode's io
798  * tree before calling this function.
799  */
800 void btrfs_drop_extent_map_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
801                                  bool skip_pinned)
802 {
803         struct extent_map *split;
804         struct extent_map *split2;
805         struct extent_map *em;
806         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
807         u64 len = end - start + 1;
808
809         WARN_ON(end < start);
810         if (end == (u64)-1) {
811                 if (start == 0 && !skip_pinned) {
812                         drop_all_extent_maps_fast(inode);
813                         return;
814                 }
815                 len = (u64)-1;
816         } else {
817                 /* Make end offset exclusive for use in the loop below. */
818                 end++;
819         }
820
821         /*
822          * It's ok if we fail to allocate the extent maps, see the comment near
823          * the bottom of the loop below. We only need two spare extent maps in
824          * the worst case, where the first extent map that intersects our range
825          * starts before the range and the last extent map that intersects our
826          * range ends after our range (and they might be the same extent map),
827          * because we need to split those two extent maps at the boundaries.
828          */
829         split = alloc_extent_map();
830         split2 = alloc_extent_map();
831
832         write_lock(&em_tree->lock);
833         em = lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
834
835         while (em) {
836                 /* extent_map_end() returns exclusive value (last byte + 1). */
837                 const u64 em_end = extent_map_end(em);
838                 struct extent_map *next_em = NULL;
839                 u64 gen;
840                 unsigned long flags;
841                 bool modified;
842
843                 if (em_end < end) {
844                         next_em = next_extent_map(em);
845                         if (next_em) {
846                                 if (next_em->start < end)
847                                         refcount_inc(&next_em->refs);
848                                 else
849                                         next_em = NULL;
850                         }
851                 }
852
853                 if (skip_pinned && (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)) {
854                         start = em_end;
855                         goto next;
856                 }
857
858                 flags = em->flags;
859                 /*
860                  * In case we split the extent map, we want to preserve the
861                  * EXTENT_FLAG_LOGGING flag on our extent map, but we don't want
862                  * it on the new extent maps.
863                  */
864                 em->flags &= ~(EXTENT_FLAG_PINNED | EXTENT_FLAG_LOGGING);
865                 modified = !list_empty(&em->list);
866
867                 /*
868                  * The extent map does not cross our target range, so no need to
869                  * split it, we can remove it directly.
870                  */
871                 if (em->start >= start && em_end <= end)
872                         goto remove_em;
873
874                 gen = em->generation;
875
876                 if (em->start < start) {
877                         if (!split) {
878                                 split = split2;
879                                 split2 = NULL;
880                                 if (!split)
881                                         goto remove_em;
882                         }
883                         split->start = em->start;
884                         split->len = start - em->start;
885
886                         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
887                                 split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
888                                 split->disk_num_bytes = em->disk_num_bytes;
889                                 split->offset = em->offset;
890                                 split->ram_bytes = em->ram_bytes;
891                         } else {
892                                 split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
893                                 split->disk_num_bytes = 0;
894                                 split->offset = 0;
895                                 split->ram_bytes = split->len;
896                         }
897
898                         split->generation = gen;
899                         split->flags = flags;
900                         replace_extent_mapping(inode, em, split, modified);
901                         free_extent_map(split);
902                         split = split2;
903                         split2 = NULL;
904                 }
905                 if (em_end > end) {
906                         if (!split) {
907                                 split = split2;
908                                 split2 = NULL;
909                                 if (!split)
910                                         goto remove_em;
911                         }
912                         split->start = end;
913                         split->len = em_end - end;
914                         split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
915                         split->flags = flags;
916                         split->generation = gen;
917
918                         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
919                                 split->disk_num_bytes = em->disk_num_bytes;
920                                 split->offset = em->offset + end - em->start;
921                                 split->ram_bytes = em->ram_bytes;
922                         } else {
923                                 split->disk_num_bytes = 0;
924                                 split->offset = 0;
925                                 split->ram_bytes = split->len;
926                         }
927
928                         if (extent_map_in_tree(em)) {
929                                 replace_extent_mapping(inode, em, split, modified);
930                         } else {
931                                 int ret;
932
933                                 ret = add_extent_mapping(inode, split, modified);
934                                 /* Logic error, shouldn't happen. */
935                                 ASSERT(ret == 0);
936                                 if (WARN_ON(ret != 0) && modified)
937                                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
938                         }
939                         free_extent_map(split);
940                         split = NULL;
941                 }
942 remove_em:
943                 if (extent_map_in_tree(em)) {
944                         /*
945                          * If the extent map is still in the tree it means that
946                          * either of the following is true:
947                          *
948                          * 1) It fits entirely in our range (doesn't end beyond
949                          *    it or starts before it);
950                          *
951                          * 2) It starts before our range and/or ends after our
952                          *    range, and we were not able to allocate the extent
953                          *    maps for split operations, @split and @split2.
954                          *
955                          * If we are at case 2) then we just remove the entire
956                          * extent map - this is fine since if anyone needs it to
957                          * access the subranges outside our range, will just
958                          * load it again from the subvolume tree's file extent
959                          * item. However if the extent map was in the list of
960                          * modified extents, then we must mark the inode for a
961                          * full fsync, otherwise a fast fsync will miss this
962                          * extent if it's new and needs to be logged.
963                          */
964                         if ((em->start < start || em_end > end) && modified) {
965                                 ASSERT(!split);
966                                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
967                         }
968                         remove_extent_mapping(inode, em);
969                 }
970
971                 /*
972                  * Once for the tree reference (we replaced or removed the
973                  * extent map from the tree).
974                  */
975                 free_extent_map(em);
976 next:
977                 /* Once for us (for our lookup reference). */
978                 free_extent_map(em);
979
980                 em = next_em;
981         }
982
983         write_unlock(&em_tree->lock);
984
985         free_extent_map(split);
986         free_extent_map(split2);
987 }
988
989 /*
990  * Replace a range in the inode's extent map tree with a new extent map.
991  *
992  * @inode:      The target inode.
993  * @new_em:     The new extent map to add to the inode's extent map tree.
994  * @modified:   Indicate if the new extent map should be added to the list of
995  *              modified extents (for fast fsync tracking).
996  *
997  * Drops all the extent maps in the inode's extent map tree that intersect the
998  * range of the new extent map and adds the new extent map to the tree.
999  * The caller should have locked an appropriate file range in the inode's io
1000  * tree before calling this function.
1001  */
1002 int btrfs_replace_extent_map_range(struct btrfs_inode *inode,
1003                                    struct extent_map *new_em,
1004                                    bool modified)
1005 {
1006         const u64 end = new_em->start + new_em->len - 1;
1007         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
1008         int ret;
1009
1010         ASSERT(!extent_map_in_tree(new_em));
1011
1012         /*
1013          * The caller has locked an appropriate file range in the inode's io
1014          * tree, but getting -EEXIST when adding the new extent map can still
1015          * happen in case there are extents that partially cover the range, and
1016          * this is due to two tasks operating on different parts of the extent.
1017          * See commit 18e83ac75bfe67 ("Btrfs: fix unexpected EEXIST from
1018          * btrfs_get_extent") for an example and details.
1019          */
1020         do {
1021                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, new_em->start, end, false);
1022                 write_lock(&tree->lock);
1023                 ret = add_extent_mapping(inode, new_em, modified);
1024                 write_unlock(&tree->lock);
1025         } while (ret == -EEXIST);
1026
1027         return ret;
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Split off the first pre bytes from the extent_map at [start, start + len],
1032  * and set the block_start for it to new_logical.
1033  *
1034  * This function is used when an ordered_extent needs to be split.
1035  */
1036 int split_extent_map(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 len, u64 pre,
1037                      u64 new_logical)
1038 {
1039         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
1040         struct extent_map *em;
1041         struct extent_map *split_pre = NULL;
1042         struct extent_map *split_mid = NULL;
1043         int ret = 0;
1044         unsigned long flags;
1045
1046         ASSERT(pre != 0);
1047         ASSERT(pre < len);
1048
1049         split_pre = alloc_extent_map();
1050         if (!split_pre)
1051                 return -ENOMEM;
1052         split_mid = alloc_extent_map();
1053         if (!split_mid) {
1054                 ret = -ENOMEM;
1055                 goto out_free_pre;
1056         }
1057
1058         lock_extent(&inode->io_tree, start, start + len - 1, NULL);
1059         write_lock(&em_tree->lock);
1060         em = lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
1061         if (!em) {
1062                 ret = -EIO;
1063                 goto out_unlock;
1064         }
1065
1066         ASSERT(em->len == len);
1067         ASSERT(!extent_map_is_compressed(em));
1068         ASSERT(em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE);
1069         ASSERT(em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
1070         ASSERT(!(em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING));
1071         ASSERT(!list_empty(&em->list));
1072
1073         flags = em->flags;
1074         em->flags &= ~EXTENT_FLAG_PINNED;
1075
1076         /* First, replace the em with a new extent_map starting from * em->start */
1077         split_pre->start = em->start;
1078         split_pre->len = pre;
1079         split_pre->disk_bytenr = new_logical;
1080         split_pre->disk_num_bytes = split_pre->len;
1081         split_pre->offset = 0;
1082         split_pre->ram_bytes = split_pre->len;
1083         split_pre->flags = flags;
1084         split_pre->generation = em->generation;
1085
1086         replace_extent_mapping(inode, em, split_pre, 1);
1087
1088         /*
1089          * Now we only have an extent_map at:
1090          *     [em->start, em->start + pre]
1091          */
1092
1093         /* Insert the middle extent_map. */
1094         split_mid->start = em->start + pre;
1095         split_mid->len = em->len - pre;
1096         split_mid->disk_bytenr = extent_map_block_start(em) + pre;
1097         split_mid->disk_num_bytes = split_mid->len;
1098         split_mid->offset = 0;
1099         split_mid->ram_bytes = split_mid->len;
1100         split_mid->flags = flags;
1101         split_mid->generation = em->generation;
1102         add_extent_mapping(inode, split_mid, 1);
1103
1104         /* Once for us */
1105         free_extent_map(em);
1106         /* Once for the tree */
1107         free_extent_map(em);
1108
1109 out_unlock:
1110         write_unlock(&em_tree->lock);
1111         unlock_extent(&inode->io_tree, start, start + len - 1, NULL);
1112         free_extent_map(split_mid);
1113 out_free_pre:
1114         free_extent_map(split_pre);
1115         return ret;
1116 }
1117
1118 struct btrfs_em_shrink_ctx {
1119         long nr_to_scan;
1120         long scanned;
1121 };
1122
1123 static long btrfs_scan_inode(struct btrfs_inode *inode, struct btrfs_em_shrink_ctx *ctx)
1124 {
1125         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1126         const u64 cur_fs_gen = btrfs_get_fs_generation(fs_info);
1127         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
1128         long nr_dropped = 0;
1129         struct rb_node *node;
1130
1131         /*
1132          * Take the mmap lock so that we serialize with the inode logging phase
1133          * of fsync because we may need to set the full sync flag on the inode,
1134          * in case we have to remove extent maps in the tree's list of modified
1135          * extents. If we set the full sync flag in the inode while an fsync is
1136          * in progress, we may risk missing new extents because before the flag
1137          * is set, fsync decides to only wait for writeback to complete and then
1138          * during inode logging it sees the flag set and uses the subvolume tree
1139          * to find new extents, which may not be there yet because ordered
1140          * extents haven't completed yet.
1141          *
1142          * We also do a try lock because otherwise we could deadlock. This is
1143          * because the shrinker for this filesystem may be invoked while we are
1144          * in a path that is holding the mmap lock in write mode. For example in
1145          * a reflink operation while COWing an extent buffer, when allocating
1146          * pages for a new extent buffer and under memory pressure, the shrinker
1147          * may be invoked, and therefore we would deadlock by attempting to read
1148          * lock the mmap lock while we are holding already a write lock on it.
1149          */
1150         if (!down_read_trylock(&inode->i_mmap_lock))
1151                 return 0;
1152
1153         /*
1154          * We want to be fast so if the lock is busy we don't want to spend time
1155          * waiting for it - either some task is about to do IO for the inode or
1156          * we may have another task shrinking extent maps, here in this code, so
1157          * skip this inode.
1158          */
1159         if (!write_trylock(&tree->lock)) {
1160                 up_read(&inode->i_mmap_lock);
1161                 return 0;
1162         }
1163
1164         node = rb_first(&tree->root);
1165         while (node) {
1166                 struct rb_node *next = rb_next(node);
1167                 struct extent_map *em;
1168
1169                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
1170                 ctx->scanned++;
1171
1172                 if (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)
1173                         goto next;
1174
1175                 /*
1176                  * If the inode is in the list of modified extents (new) and its
1177                  * generation is the same (or is greater than) the current fs
1178                  * generation, it means it was not yet persisted so we have to
1179                  * set the full sync flag so that the next fsync will not miss
1180                  * it.
1181                  */
1182                 if (!list_empty(&em->list) && em->generation >= cur_fs_gen)
1183                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
1184
1185                 remove_extent_mapping(inode, em);
1186                 trace_btrfs_extent_map_shrinker_remove_em(inode, em);
1187                 /* Drop the reference for the tree. */
1188                 free_extent_map(em);
1189                 nr_dropped++;
1190 next:
1191                 if (ctx->scanned >= ctx->nr_to_scan)
1192                         break;
1193
1194                 /*
1195                  * Stop if we need to reschedule or there's contention on the
1196                  * lock. This is to avoid slowing other tasks trying to take the
1197                  * lock.
1198                  */
1199                 if (need_resched() || rwlock_needbreak(&tree->lock) ||
1200                     btrfs_fs_closing(fs_info))
1201                         break;
1202                 node = next;
1203         }
1204         write_unlock(&tree->lock);
1205         up_read(&inode->i_mmap_lock);
1206
1207         return nr_dropped;
1208 }
1209
1210 static long btrfs_scan_root(struct btrfs_root *root, struct btrfs_em_shrink_ctx *ctx)
1211 {
1212         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1213         struct btrfs_inode *inode;
1214         long nr_dropped = 0;
1215         u64 min_ino = fs_info->em_shrinker_last_ino + 1;
1216
1217         inode = btrfs_find_first_inode(root, min_ino);
1218         while (inode) {
1219                 nr_dropped += btrfs_scan_inode(inode, ctx);
1220
1221                 min_ino = btrfs_ino(inode) + 1;
1222                 fs_info->em_shrinker_last_ino = btrfs_ino(inode);
1223                 btrfs_add_delayed_iput(inode);
1224
1225                 if (ctx->scanned >= ctx->nr_to_scan ||
1226                     btrfs_fs_closing(inode->root->fs_info))
1227                         break;
1228
1229                 cond_resched();
1230
1231                 inode = btrfs_find_first_inode(root, min_ino);
1232         }
1233
1234         if (inode) {
1235                 /*
1236                  * There are still inodes in this root or we happened to process
1237                  * the last one and reached the scan limit. In either case set
1238                  * the current root to this one, so we'll resume from the next
1239                  * inode if there is one or we will find out this was the last
1240                  * one and move to the next root.
1241                  */
1242                 fs_info->em_shrinker_last_root = btrfs_root_id(root);
1243         } else {
1244                 /*
1245                  * No more inodes in this root, set extent_map_shrinker_last_ino to 0 so
1246                  * that when processing the next root we start from its first inode.
1247                  */
1248                 fs_info->em_shrinker_last_ino = 0;
1249                 fs_info->em_shrinker_last_root = btrfs_root_id(root) + 1;
1250         }
1251
1252         return nr_dropped;
1253 }
1254
1255 static void btrfs_extent_map_shrinker_worker(struct work_struct *work)
1256 {
1257         struct btrfs_fs_info *fs_info;
1258         struct btrfs_em_shrink_ctx ctx;
1259         u64 start_root_id;
1260         u64 next_root_id;
1261         bool cycled = false;
1262         long nr_dropped = 0;
1263
1264         fs_info = container_of(work, struct btrfs_fs_info, em_shrinker_work);
1265
1266         ctx.scanned = 0;
1267         ctx.nr_to_scan = atomic64_read(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan);
1268
1269         start_root_id = fs_info->em_shrinker_last_root;
1270         next_root_id = fs_info->em_shrinker_last_root;
1271
1272         if (trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_enter_enabled()) {
1273                 s64 nr = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->evictable_extent_maps);
1274
1275                 trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_enter(fs_info, nr);
1276         }
1277
1278         while (ctx.scanned < ctx.nr_to_scan && !btrfs_fs_closing(fs_info)) {
1279                 struct btrfs_root *root;
1280                 unsigned long count;
1281
1282                 cond_resched();
1283
1284                 spin_lock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
1285                 count = radix_tree_gang_lookup(&fs_info->fs_roots_radix,
1286                                                (void **)&root,
1287                                                (unsigned long)next_root_id, 1);
1288                 if (count == 0) {
1289                         spin_unlock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
1290                         if (start_root_id > 0 && !cycled) {
1291                                 next_root_id = 0;
1292                                 fs_info->em_shrinker_last_root = 0;
1293                                 fs_info->em_shrinker_last_ino = 0;
1294                                 cycled = true;
1295                                 continue;
1296                         }
1297                         break;
1298                 }
1299                 next_root_id = btrfs_root_id(root) + 1;
1300                 root = btrfs_grab_root(root);
1301                 spin_unlock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
1302
1303                 if (!root)
1304                         continue;
1305
1306                 if (is_fstree(btrfs_root_id(root)))
1307                         nr_dropped += btrfs_scan_root(root, &ctx);
1308
1309                 btrfs_put_root(root);
1310         }
1311
1312         if (trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_exit_enabled()) {
1313                 s64 nr = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->evictable_extent_maps);
1314
1315                 trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_exit(fs_info, nr_dropped, nr);
1316         }
1317
1318         atomic64_set(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan, 0);
1319 }
1320
1321 void btrfs_free_extent_maps(struct btrfs_fs_info *fs_info, long nr_to_scan)
1322 {
1323         /*
1324          * Do nothing if the shrinker is already running. In case of high memory
1325          * pressure we can have a lot of tasks calling us and all passing the
1326          * same nr_to_scan value, but in reality we may need only to free
1327          * nr_to_scan extent maps (or less). In case we need to free more than
1328          * that, we will be called again by the fs shrinker, so no worries about
1329          * not doing enough work to reclaim memory from extent maps.
1330          * We can also be repeatedly called with the same nr_to_scan value
1331          * simply because the shrinker runs asynchronously and multiple calls
1332          * to this function are made before the shrinker does enough progress.
1333          *
1334          * That's why we set the atomic counter to nr_to_scan only if its
1335          * current value is zero, instead of incrementing the counter by
1336          * nr_to_scan.
1337          */
1338         if (atomic64_cmpxchg(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan, 0, nr_to_scan) != 0)
1339                 return;
1340
1341         queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->em_shrinker_work);
1342 }
1343
1344 void btrfs_init_extent_map_shrinker_work(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1345 {
1346         atomic64_set(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan, 0);
1347         INIT_WORK(&fs_info->em_shrinker_work, btrfs_extent_map_shrinker_worker);
1348 }
This page took 0.1022 seconds and 4 git commands to generate.