]> Git Repo - linux.git/blob - fs/btrfs/file.c
ACPI: CPPC: Adjust debug messages in amd_set_max_freq_ratio() to warn
[linux.git] / fs / btrfs / file.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #include <linux/fs.h>
7 #include <linux/pagemap.h>
8 #include <linux/time.h>
9 #include <linux/init.h>
10 #include <linux/string.h>
11 #include <linux/backing-dev.h>
12 #include <linux/falloc.h>
13 #include <linux/writeback.h>
14 #include <linux/compat.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/btrfs.h>
17 #include <linux/uio.h>
18 #include <linux/iversion.h>
19 #include <linux/fsverity.h>
20 #include "ctree.h"
21 #include "direct-io.h"
22 #include "disk-io.h"
23 #include "transaction.h"
24 #include "btrfs_inode.h"
25 #include "tree-log.h"
26 #include "locking.h"
27 #include "qgroup.h"
28 #include "compression.h"
29 #include "delalloc-space.h"
30 #include "reflink.h"
31 #include "subpage.h"
32 #include "fs.h"
33 #include "accessors.h"
34 #include "extent-tree.h"
35 #include "file-item.h"
36 #include "ioctl.h"
37 #include "file.h"
38 #include "super.h"
39
40 /* simple helper to fault in pages and copy.  This should go away
41  * and be replaced with calls into generic code.
42  */
43 static noinline int btrfs_copy_from_user(loff_t pos, size_t write_bytes,
44                                          struct page **prepared_pages,
45                                          struct iov_iter *i)
46 {
47         size_t copied = 0;
48         size_t total_copied = 0;
49         int pg = 0;
50         int offset = offset_in_page(pos);
51
52         while (write_bytes > 0) {
53                 size_t count = min_t(size_t,
54                                      PAGE_SIZE - offset, write_bytes);
55                 struct page *page = prepared_pages[pg];
56                 /*
57                  * Copy data from userspace to the current page
58                  */
59                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, count, i);
60
61                 /* Flush processor's dcache for this page */
62                 flush_dcache_page(page);
63
64                 /*
65                  * if we get a partial write, we can end up with
66                  * partially up to date pages.  These add
67                  * a lot of complexity, so make sure they don't
68                  * happen by forcing this copy to be retried.
69                  *
70                  * The rest of the btrfs_file_write code will fall
71                  * back to page at a time copies after we return 0.
72                  */
73                 if (unlikely(copied < count)) {
74                         if (!PageUptodate(page)) {
75                                 iov_iter_revert(i, copied);
76                                 copied = 0;
77                         }
78                         if (!copied)
79                                 break;
80                 }
81
82                 write_bytes -= copied;
83                 total_copied += copied;
84                 offset += copied;
85                 if (offset == PAGE_SIZE) {
86                         pg++;
87                         offset = 0;
88                 }
89         }
90         return total_copied;
91 }
92
93 /*
94  * unlocks pages after btrfs_file_write is done with them
95  */
96 static void btrfs_drop_pages(struct btrfs_fs_info *fs_info,
97                              struct page **pages, size_t num_pages,
98                              u64 pos, u64 copied)
99 {
100         size_t i;
101         u64 block_start = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
102         u64 block_len = round_up(pos + copied, fs_info->sectorsize) - block_start;
103
104         ASSERT(block_len <= U32_MAX);
105         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
106                 /* page checked is some magic around finding pages that
107                  * have been modified without going through btrfs_set_page_dirty
108                  * clear it here. There should be no need to mark the pages
109                  * accessed as prepare_pages should have marked them accessed
110                  * in prepare_pages via find_or_create_page()
111                  */
112                 btrfs_folio_clamp_clear_checked(fs_info, page_folio(pages[i]),
113                                                 block_start, block_len);
114                 unlock_page(pages[i]);
115                 put_page(pages[i]);
116         }
117 }
118
119 /*
120  * After btrfs_copy_from_user(), update the following things for delalloc:
121  * - Mark newly dirtied pages as DELALLOC in the io tree.
122  *   Used to advise which range is to be written back.
123  * - Mark modified pages as Uptodate/Dirty and not needing COW fixup
124  * - Update inode size for past EOF write
125  */
126 int btrfs_dirty_pages(struct btrfs_inode *inode, struct page **pages,
127                       size_t num_pages, loff_t pos, size_t write_bytes,
128                       struct extent_state **cached, bool noreserve)
129 {
130         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
131         int ret = 0;
132         int i;
133         u64 num_bytes;
134         u64 start_pos;
135         u64 end_of_last_block;
136         u64 end_pos = pos + write_bytes;
137         loff_t isize = i_size_read(&inode->vfs_inode);
138         unsigned int extra_bits = 0;
139
140         if (write_bytes == 0)
141                 return 0;
142
143         if (noreserve)
144                 extra_bits |= EXTENT_NORESERVE;
145
146         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
147         num_bytes = round_up(write_bytes + pos - start_pos,
148                              fs_info->sectorsize);
149         ASSERT(num_bytes <= U32_MAX);
150
151         end_of_last_block = start_pos + num_bytes - 1;
152
153         /*
154          * The pages may have already been dirty, clear out old accounting so
155          * we can set things up properly
156          */
157         clear_extent_bit(&inode->io_tree, start_pos, end_of_last_block,
158                          EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING | EXTENT_DEFRAG,
159                          cached);
160
161         ret = btrfs_set_extent_delalloc(inode, start_pos, end_of_last_block,
162                                         extra_bits, cached);
163         if (ret)
164                 return ret;
165
166         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
167                 struct page *p = pages[i];
168
169                 btrfs_folio_clamp_set_uptodate(fs_info, page_folio(p),
170                                                start_pos, num_bytes);
171                 btrfs_folio_clamp_clear_checked(fs_info, page_folio(p),
172                                                 start_pos, num_bytes);
173                 btrfs_folio_clamp_set_dirty(fs_info, page_folio(p),
174                                             start_pos, num_bytes);
175         }
176
177         /*
178          * we've only changed i_size in ram, and we haven't updated
179          * the disk i_size.  There is no need to log the inode
180          * at this time.
181          */
182         if (end_pos > isize)
183                 i_size_write(&inode->vfs_inode, end_pos);
184         return 0;
185 }
186
187 /*
188  * this is very complex, but the basic idea is to drop all extents
189  * in the range start - end.  hint_block is filled in with a block number
190  * that would be a good hint to the block allocator for this file.
191  *
192  * If an extent intersects the range but is not entirely inside the range
193  * it is either truncated or split.  Anything entirely inside the range
194  * is deleted from the tree.
195  *
196  * Note: the VFS' inode number of bytes is not updated, it's up to the caller
197  * to deal with that. We set the field 'bytes_found' of the arguments structure
198  * with the number of allocated bytes found in the target range, so that the
199  * caller can update the inode's number of bytes in an atomic way when
200  * replacing extents in a range to avoid races with stat(2).
201  */
202 int btrfs_drop_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
203                        struct btrfs_root *root, struct btrfs_inode *inode,
204                        struct btrfs_drop_extents_args *args)
205 {
206         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
207         struct extent_buffer *leaf;
208         struct btrfs_file_extent_item *fi;
209         struct btrfs_key key;
210         struct btrfs_key new_key;
211         u64 ino = btrfs_ino(inode);
212         u64 search_start = args->start;
213         u64 disk_bytenr = 0;
214         u64 num_bytes = 0;
215         u64 extent_offset = 0;
216         u64 extent_end = 0;
217         u64 last_end = args->start;
218         int del_nr = 0;
219         int del_slot = 0;
220         int extent_type;
221         int recow;
222         int ret;
223         int modify_tree = -1;
224         int update_refs;
225         int found = 0;
226         struct btrfs_path *path = args->path;
227
228         args->bytes_found = 0;
229         args->extent_inserted = false;
230
231         /* Must always have a path if ->replace_extent is true */
232         ASSERT(!(args->replace_extent && !args->path));
233
234         if (!path) {
235                 path = btrfs_alloc_path();
236                 if (!path) {
237                         ret = -ENOMEM;
238                         goto out;
239                 }
240         }
241
242         if (args->drop_cache)
243                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, args->start, args->end - 1, false);
244
245         if (args->start >= inode->disk_i_size && !args->replace_extent)
246                 modify_tree = 0;
247
248         update_refs = (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);
249         while (1) {
250                 recow = 0;
251                 ret = btrfs_lookup_file_extent(trans, root, path, ino,
252                                                search_start, modify_tree);
253                 if (ret < 0)
254                         break;
255                 if (ret > 0 && path->slots[0] > 0 && search_start == args->start) {
256                         leaf = path->nodes[0];
257                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0] - 1);
258                         if (key.objectid == ino &&
259                             key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
260                                 path->slots[0]--;
261                 }
262                 ret = 0;
263 next_slot:
264                 leaf = path->nodes[0];
265                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
266                         BUG_ON(del_nr > 0);
267                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
268                         if (ret < 0)
269                                 break;
270                         if (ret > 0) {
271                                 ret = 0;
272                                 break;
273                         }
274                         leaf = path->nodes[0];
275                         recow = 1;
276                 }
277
278                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
279
280                 if (key.objectid > ino)
281                         break;
282                 if (WARN_ON_ONCE(key.objectid < ino) ||
283                     key.type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
284                         ASSERT(del_nr == 0);
285                         path->slots[0]++;
286                         goto next_slot;
287                 }
288                 if (key.type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY || key.offset >= args->end)
289                         break;
290
291                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
292                                     struct btrfs_file_extent_item);
293                 extent_type = btrfs_file_extent_type(leaf, fi);
294
295                 if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
296                     extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
297                         disk_bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
298                         num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
299                         extent_offset = btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
300                         extent_end = key.offset +
301                                 btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
302                 } else if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
303                         extent_end = key.offset +
304                                 btrfs_file_extent_ram_bytes(leaf, fi);
305                 } else {
306                         /* can't happen */
307                         BUG();
308                 }
309
310                 /*
311                  * Don't skip extent items representing 0 byte lengths. They
312                  * used to be created (bug) if while punching holes we hit
313                  * -ENOSPC condition. So if we find one here, just ensure we
314                  * delete it, otherwise we would insert a new file extent item
315                  * with the same key (offset) as that 0 bytes length file
316                  * extent item in the call to setup_items_for_insert() later
317                  * in this function.
318                  */
319                 if (extent_end == key.offset && extent_end >= search_start) {
320                         last_end = extent_end;
321                         goto delete_extent_item;
322                 }
323
324                 if (extent_end <= search_start) {
325                         path->slots[0]++;
326                         goto next_slot;
327                 }
328
329                 found = 1;
330                 search_start = max(key.offset, args->start);
331                 if (recow || !modify_tree) {
332                         modify_tree = -1;
333                         btrfs_release_path(path);
334                         continue;
335                 }
336
337                 /*
338                  *     | - range to drop - |
339                  *  | -------- extent -------- |
340                  */
341                 if (args->start > key.offset && args->end < extent_end) {
342                         BUG_ON(del_nr > 0);
343                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
344                                 ret = -EOPNOTSUPP;
345                                 break;
346                         }
347
348                         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
349                         new_key.offset = args->start;
350                         ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path,
351                                                    &new_key);
352                         if (ret == -EAGAIN) {
353                                 btrfs_release_path(path);
354                                 continue;
355                         }
356                         if (ret < 0)
357                                 break;
358
359                         leaf = path->nodes[0];
360                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
361                                             struct btrfs_file_extent_item);
362                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
363                                                         args->start - key.offset);
364
365                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
366                                             struct btrfs_file_extent_item);
367
368                         extent_offset += args->start - key.offset;
369                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
370                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
371                                                         extent_end - args->start);
372                         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
373
374                         if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
375                                 struct btrfs_ref ref = {
376                                         .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
377                                         .bytenr = disk_bytenr,
378                                         .num_bytes = num_bytes,
379                                         .parent = 0,
380                                         .owning_root = btrfs_root_id(root),
381                                         .ref_root = btrfs_root_id(root),
382                                 };
383                                 btrfs_init_data_ref(&ref, new_key.objectid,
384                                                     args->start - extent_offset,
385                                                     0, false);
386                                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
387                                 if (ret) {
388                                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
389                                         break;
390                                 }
391                         }
392                         key.offset = args->start;
393                 }
394                 /*
395                  * From here on out we will have actually dropped something, so
396                  * last_end can be updated.
397                  */
398                 last_end = extent_end;
399
400                 /*
401                  *  | ---- range to drop ----- |
402                  *      | -------- extent -------- |
403                  */
404                 if (args->start <= key.offset && args->end < extent_end) {
405                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
406                                 ret = -EOPNOTSUPP;
407                                 break;
408                         }
409
410                         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
411                         new_key.offset = args->end;
412                         btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &new_key);
413
414                         extent_offset += args->end - key.offset;
415                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
416                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
417                                                         extent_end - args->end);
418                         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
419                         if (update_refs && disk_bytenr > 0)
420                                 args->bytes_found += args->end - key.offset;
421                         break;
422                 }
423
424                 search_start = extent_end;
425                 /*
426                  *       | ---- range to drop ----- |
427                  *  | -------- extent -------- |
428                  */
429                 if (args->start > key.offset && args->end >= extent_end) {
430                         BUG_ON(del_nr > 0);
431                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
432                                 ret = -EOPNOTSUPP;
433                                 break;
434                         }
435
436                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
437                                                         args->start - key.offset);
438                         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
439                         if (update_refs && disk_bytenr > 0)
440                                 args->bytes_found += extent_end - args->start;
441                         if (args->end == extent_end)
442                                 break;
443
444                         path->slots[0]++;
445                         goto next_slot;
446                 }
447
448                 /*
449                  *  | ---- range to drop ----- |
450                  *    | ------ extent ------ |
451                  */
452                 if (args->start <= key.offset && args->end >= extent_end) {
453 delete_extent_item:
454                         if (del_nr == 0) {
455                                 del_slot = path->slots[0];
456                                 del_nr = 1;
457                         } else {
458                                 BUG_ON(del_slot + del_nr != path->slots[0]);
459                                 del_nr++;
460                         }
461
462                         if (update_refs &&
463                             extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
464                                 args->bytes_found += extent_end - key.offset;
465                                 extent_end = ALIGN(extent_end,
466                                                    fs_info->sectorsize);
467                         } else if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
468                                 struct btrfs_ref ref = {
469                                         .action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF,
470                                         .bytenr = disk_bytenr,
471                                         .num_bytes = num_bytes,
472                                         .parent = 0,
473                                         .owning_root = btrfs_root_id(root),
474                                         .ref_root = btrfs_root_id(root),
475                                 };
476                                 btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid,
477                                                     key.offset - extent_offset,
478                                                     0, false);
479                                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
480                                 if (ret) {
481                                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
482                                         break;
483                                 }
484                                 args->bytes_found += extent_end - key.offset;
485                         }
486
487                         if (args->end == extent_end)
488                                 break;
489
490                         if (path->slots[0] + 1 < btrfs_header_nritems(leaf)) {
491                                 path->slots[0]++;
492                                 goto next_slot;
493                         }
494
495                         ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot,
496                                               del_nr);
497                         if (ret) {
498                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
499                                 break;
500                         }
501
502                         del_nr = 0;
503                         del_slot = 0;
504
505                         btrfs_release_path(path);
506                         continue;
507                 }
508
509                 BUG();
510         }
511
512         if (!ret && del_nr > 0) {
513                 /*
514                  * Set path->slots[0] to first slot, so that after the delete
515                  * if items are move off from our leaf to its immediate left or
516                  * right neighbor leafs, we end up with a correct and adjusted
517                  * path->slots[0] for our insertion (if args->replace_extent).
518                  */
519                 path->slots[0] = del_slot;
520                 ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
521                 if (ret)
522                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
523         }
524
525         leaf = path->nodes[0];
526         /*
527          * If btrfs_del_items() was called, it might have deleted a leaf, in
528          * which case it unlocked our path, so check path->locks[0] matches a
529          * write lock.
530          */
531         if (!ret && args->replace_extent &&
532             path->locks[0] == BTRFS_WRITE_LOCK &&
533             btrfs_leaf_free_space(leaf) >=
534             sizeof(struct btrfs_item) + args->extent_item_size) {
535
536                 key.objectid = ino;
537                 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
538                 key.offset = args->start;
539                 if (!del_nr && path->slots[0] < btrfs_header_nritems(leaf)) {
540                         struct btrfs_key slot_key;
541
542                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &slot_key, path->slots[0]);
543                         if (btrfs_comp_cpu_keys(&key, &slot_key) > 0)
544                                 path->slots[0]++;
545                 }
546                 btrfs_setup_item_for_insert(trans, root, path, &key,
547                                             args->extent_item_size);
548                 args->extent_inserted = true;
549         }
550
551         if (!args->path)
552                 btrfs_free_path(path);
553         else if (!args->extent_inserted)
554                 btrfs_release_path(path);
555 out:
556         args->drop_end = found ? min(args->end, last_end) : args->end;
557
558         return ret;
559 }
560
561 static int extent_mergeable(struct extent_buffer *leaf, int slot,
562                             u64 objectid, u64 bytenr, u64 orig_offset,
563                             u64 *start, u64 *end)
564 {
565         struct btrfs_file_extent_item *fi;
566         struct btrfs_key key;
567         u64 extent_end;
568
569         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
570                 return 0;
571
572         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
573         if (key.objectid != objectid || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
574                 return 0;
575
576         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
577         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
578             btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi) != bytenr ||
579             btrfs_file_extent_offset(leaf, fi) != key.offset - orig_offset ||
580             btrfs_file_extent_compression(leaf, fi) ||
581             btrfs_file_extent_encryption(leaf, fi) ||
582             btrfs_file_extent_other_encoding(leaf, fi))
583                 return 0;
584
585         extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
586         if ((*start && *start != key.offset) || (*end && *end != extent_end))
587                 return 0;
588
589         *start = key.offset;
590         *end = extent_end;
591         return 1;
592 }
593
594 /*
595  * Mark extent in the range start - end as written.
596  *
597  * This changes extent type from 'pre-allocated' to 'regular'. If only
598  * part of extent is marked as written, the extent will be split into
599  * two or three.
600  */
601 int btrfs_mark_extent_written(struct btrfs_trans_handle *trans,
602                               struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end)
603 {
604         struct btrfs_root *root = inode->root;
605         struct extent_buffer *leaf;
606         struct btrfs_path *path;
607         struct btrfs_file_extent_item *fi;
608         struct btrfs_ref ref = { 0 };
609         struct btrfs_key key;
610         struct btrfs_key new_key;
611         u64 bytenr;
612         u64 num_bytes;
613         u64 extent_end;
614         u64 orig_offset;
615         u64 other_start;
616         u64 other_end;
617         u64 split;
618         int del_nr = 0;
619         int del_slot = 0;
620         int recow;
621         int ret = 0;
622         u64 ino = btrfs_ino(inode);
623
624         path = btrfs_alloc_path();
625         if (!path)
626                 return -ENOMEM;
627 again:
628         recow = 0;
629         split = start;
630         key.objectid = ino;
631         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
632         key.offset = split;
633
634         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
635         if (ret < 0)
636                 goto out;
637         if (ret > 0 && path->slots[0] > 0)
638                 path->slots[0]--;
639
640         leaf = path->nodes[0];
641         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
642         if (key.objectid != ino ||
643             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
644                 ret = -EINVAL;
645                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
646                 goto out;
647         }
648         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
649                             struct btrfs_file_extent_item);
650         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
651                 ret = -EINVAL;
652                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
653                 goto out;
654         }
655         extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
656         if (key.offset > start || extent_end < end) {
657                 ret = -EINVAL;
658                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
659                 goto out;
660         }
661
662         bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
663         num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
664         orig_offset = key.offset - btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
665         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
666
667         if (start == key.offset && end < extent_end) {
668                 other_start = 0;
669                 other_end = start;
670                 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
671                                      ino, bytenr, orig_offset,
672                                      &other_start, &other_end)) {
673                         new_key.offset = end;
674                         btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &new_key);
675                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
676                                             struct btrfs_file_extent_item);
677                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
678                                                          trans->transid);
679                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
680                                                         extent_end - end);
681                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
682                                                      end - orig_offset);
683                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
684                                             struct btrfs_file_extent_item);
685                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
686                                                          trans->transid);
687                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
688                                                         end - other_start);
689                         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
690                         goto out;
691                 }
692         }
693
694         if (start > key.offset && end == extent_end) {
695                 other_start = end;
696                 other_end = 0;
697                 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
698                                      ino, bytenr, orig_offset,
699                                      &other_start, &other_end)) {
700                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
701                                             struct btrfs_file_extent_item);
702                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
703                                                         start - key.offset);
704                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
705                                                          trans->transid);
706                         path->slots[0]++;
707                         new_key.offset = start;
708                         btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &new_key);
709
710                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
711                                             struct btrfs_file_extent_item);
712                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
713                                                          trans->transid);
714                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
715                                                         other_end - start);
716                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
717                                                      start - orig_offset);
718                         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
719                         goto out;
720                 }
721         }
722
723         while (start > key.offset || end < extent_end) {
724                 if (key.offset == start)
725                         split = end;
726
727                 new_key.offset = split;
728                 ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path, &new_key);
729                 if (ret == -EAGAIN) {
730                         btrfs_release_path(path);
731                         goto again;
732                 }
733                 if (ret < 0) {
734                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
735                         goto out;
736                 }
737
738                 leaf = path->nodes[0];
739                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
740                                     struct btrfs_file_extent_item);
741                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
742                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
743                                                 split - key.offset);
744
745                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
746                                     struct btrfs_file_extent_item);
747
748                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
749                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, split - orig_offset);
750                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
751                                                 extent_end - split);
752                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
753
754                 ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
755                 ref.bytenr = bytenr;
756                 ref.num_bytes = num_bytes;
757                 ref.parent = 0;
758                 ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
759                 ref.ref_root = btrfs_root_id(root);
760                 btrfs_init_data_ref(&ref, ino, orig_offset, 0, false);
761                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
762                 if (ret) {
763                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
764                         goto out;
765                 }
766
767                 if (split == start) {
768                         key.offset = start;
769                 } else {
770                         if (start != key.offset) {
771                                 ret = -EINVAL;
772                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
773                                 goto out;
774                         }
775                         path->slots[0]--;
776                         extent_end = end;
777                 }
778                 recow = 1;
779         }
780
781         other_start = end;
782         other_end = 0;
783
784         ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
785         ref.bytenr = bytenr;
786         ref.num_bytes = num_bytes;
787         ref.parent = 0;
788         ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
789         ref.ref_root = btrfs_root_id(root);
790         btrfs_init_data_ref(&ref, ino, orig_offset, 0, false);
791         if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
792                              ino, bytenr, orig_offset,
793                              &other_start, &other_end)) {
794                 if (recow) {
795                         btrfs_release_path(path);
796                         goto again;
797                 }
798                 extent_end = other_end;
799                 del_slot = path->slots[0] + 1;
800                 del_nr++;
801                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
802                 if (ret) {
803                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
804                         goto out;
805                 }
806         }
807         other_start = 0;
808         other_end = start;
809         if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
810                              ino, bytenr, orig_offset,
811                              &other_start, &other_end)) {
812                 if (recow) {
813                         btrfs_release_path(path);
814                         goto again;
815                 }
816                 key.offset = other_start;
817                 del_slot = path->slots[0];
818                 del_nr++;
819                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
820                 if (ret) {
821                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
822                         goto out;
823                 }
824         }
825         if (del_nr == 0) {
826                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
827                            struct btrfs_file_extent_item);
828                 btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
829                                            BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
830                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
831                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
832         } else {
833                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, del_slot - 1,
834                            struct btrfs_file_extent_item);
835                 btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
836                                            BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
837                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
838                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
839                                                 extent_end - key.offset);
840                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
841
842                 ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
843                 if (ret < 0) {
844                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
845                         goto out;
846                 }
847         }
848 out:
849         btrfs_free_path(path);
850         return ret;
851 }
852
853 /*
854  * on error we return an unlocked page and the error value
855  * on success we return a locked page and 0
856  */
857 static int prepare_uptodate_page(struct inode *inode,
858                                  struct page *page, u64 pos,
859                                  bool force_uptodate)
860 {
861         struct folio *folio = page_folio(page);
862         int ret = 0;
863
864         if (((pos & (PAGE_SIZE - 1)) || force_uptodate) &&
865             !PageUptodate(page)) {
866                 ret = btrfs_read_folio(NULL, folio);
867                 if (ret)
868                         return ret;
869                 lock_page(page);
870                 if (!PageUptodate(page)) {
871                         unlock_page(page);
872                         return -EIO;
873                 }
874
875                 /*
876                  * Since btrfs_read_folio() will unlock the folio before it
877                  * returns, there is a window where btrfs_release_folio() can be
878                  * called to release the page.  Here we check both inode
879                  * mapping and PagePrivate() to make sure the page was not
880                  * released.
881                  *
882                  * The private flag check is essential for subpage as we need
883                  * to store extra bitmap using folio private.
884                  */
885                 if (page->mapping != inode->i_mapping || !folio_test_private(folio)) {
886                         unlock_page(page);
887                         return -EAGAIN;
888                 }
889         }
890         return 0;
891 }
892
893 static fgf_t get_prepare_fgp_flags(bool nowait)
894 {
895         fgf_t fgp_flags = FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT;
896
897         if (nowait)
898                 fgp_flags |= FGP_NOWAIT;
899
900         return fgp_flags;
901 }
902
903 static gfp_t get_prepare_gfp_flags(struct inode *inode, bool nowait)
904 {
905         gfp_t gfp;
906
907         gfp = btrfs_alloc_write_mask(inode->i_mapping);
908         if (nowait) {
909                 gfp &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
910                 gfp |= GFP_NOWAIT;
911         }
912
913         return gfp;
914 }
915
916 /*
917  * this just gets pages into the page cache and locks them down.
918  */
919 static noinline int prepare_pages(struct inode *inode, struct page **pages,
920                                   size_t num_pages, loff_t pos,
921                                   size_t write_bytes, bool force_uptodate,
922                                   bool nowait)
923 {
924         int i;
925         unsigned long index = pos >> PAGE_SHIFT;
926         gfp_t mask = get_prepare_gfp_flags(inode, nowait);
927         fgf_t fgp_flags = get_prepare_fgp_flags(nowait);
928         int ret = 0;
929         int faili;
930
931         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
932 again:
933                 pages[i] = pagecache_get_page(inode->i_mapping, index + i,
934                                               fgp_flags, mask | __GFP_WRITE);
935                 if (!pages[i]) {
936                         faili = i - 1;
937                         if (nowait)
938                                 ret = -EAGAIN;
939                         else
940                                 ret = -ENOMEM;
941                         goto fail;
942                 }
943
944                 ret = set_page_extent_mapped(pages[i]);
945                 if (ret < 0) {
946                         faili = i;
947                         goto fail;
948                 }
949
950                 if (i == 0)
951                         ret = prepare_uptodate_page(inode, pages[i], pos,
952                                                     force_uptodate);
953                 if (!ret && i == num_pages - 1)
954                         ret = prepare_uptodate_page(inode, pages[i],
955                                                     pos + write_bytes, false);
956                 if (ret) {
957                         put_page(pages[i]);
958                         if (!nowait && ret == -EAGAIN) {
959                                 ret = 0;
960                                 goto again;
961                         }
962                         faili = i - 1;
963                         goto fail;
964                 }
965                 wait_on_page_writeback(pages[i]);
966         }
967
968         return 0;
969 fail:
970         while (faili >= 0) {
971                 unlock_page(pages[faili]);
972                 put_page(pages[faili]);
973                 faili--;
974         }
975         return ret;
976
977 }
978
979 /*
980  * This function locks the extent and properly waits for data=ordered extents
981  * to finish before allowing the pages to be modified if need.
982  *
983  * The return value:
984  * 1 - the extent is locked
985  * 0 - the extent is not locked, and everything is OK
986  * -EAGAIN - need re-prepare the pages
987  * the other < 0 number - Something wrong happens
988  */
989 static noinline int
990 lock_and_cleanup_extent_if_need(struct btrfs_inode *inode, struct page **pages,
991                                 size_t num_pages, loff_t pos,
992                                 size_t write_bytes,
993                                 u64 *lockstart, u64 *lockend, bool nowait,
994                                 struct extent_state **cached_state)
995 {
996         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
997         u64 start_pos;
998         u64 last_pos;
999         int i;
1000         int ret = 0;
1001
1002         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1003         last_pos = round_up(pos + write_bytes, fs_info->sectorsize) - 1;
1004
1005         if (start_pos < inode->vfs_inode.i_size) {
1006                 struct btrfs_ordered_extent *ordered;
1007
1008                 if (nowait) {
1009                         if (!try_lock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos,
1010                                              cached_state)) {
1011                                 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1012                                         unlock_page(pages[i]);
1013                                         put_page(pages[i]);
1014                                         pages[i] = NULL;
1015                                 }
1016
1017                                 return -EAGAIN;
1018                         }
1019                 } else {
1020                         lock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos, cached_state);
1021                 }
1022
1023                 ordered = btrfs_lookup_ordered_range(inode, start_pos,
1024                                                      last_pos - start_pos + 1);
1025                 if (ordered &&
1026                     ordered->file_offset + ordered->num_bytes > start_pos &&
1027                     ordered->file_offset <= last_pos) {
1028                         unlock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos,
1029                                       cached_state);
1030                         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1031                                 unlock_page(pages[i]);
1032                                 put_page(pages[i]);
1033                         }
1034                         btrfs_start_ordered_extent(ordered);
1035                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1036                         return -EAGAIN;
1037                 }
1038                 if (ordered)
1039                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1040
1041                 *lockstart = start_pos;
1042                 *lockend = last_pos;
1043                 ret = 1;
1044         }
1045
1046         /*
1047          * We should be called after prepare_pages() which should have locked
1048          * all pages in the range.
1049          */
1050         for (i = 0; i < num_pages; i++)
1051                 WARN_ON(!PageLocked(pages[i]));
1052
1053         return ret;
1054 }
1055
1056 /*
1057  * Check if we can do nocow write into the range [@pos, @pos + @write_bytes)
1058  *
1059  * @pos:         File offset.
1060  * @write_bytes: The length to write, will be updated to the nocow writeable
1061  *               range.
1062  *
1063  * This function will flush ordered extents in the range to ensure proper
1064  * nocow checks.
1065  *
1066  * Return:
1067  * > 0          If we can nocow, and updates @write_bytes.
1068  *  0           If we can't do a nocow write.
1069  * -EAGAIN      If we can't do a nocow write because snapshoting of the inode's
1070  *              root is in progress.
1071  * < 0          If an error happened.
1072  *
1073  * NOTE: Callers need to call btrfs_check_nocow_unlock() if we return > 0.
1074  */
1075 int btrfs_check_nocow_lock(struct btrfs_inode *inode, loff_t pos,
1076                            size_t *write_bytes, bool nowait)
1077 {
1078         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1079         struct btrfs_root *root = inode->root;
1080         struct extent_state *cached_state = NULL;
1081         u64 lockstart, lockend;
1082         u64 num_bytes;
1083         int ret;
1084
1085         if (!(inode->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1086                 return 0;
1087
1088         if (!btrfs_drew_try_write_lock(&root->snapshot_lock))
1089                 return -EAGAIN;
1090
1091         lockstart = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1092         lockend = round_up(pos + *write_bytes,
1093                            fs_info->sectorsize) - 1;
1094         num_bytes = lockend - lockstart + 1;
1095
1096         if (nowait) {
1097                 if (!btrfs_try_lock_ordered_range(inode, lockstart, lockend,
1098                                                   &cached_state)) {
1099                         btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
1100                         return -EAGAIN;
1101                 }
1102         } else {
1103                 btrfs_lock_and_flush_ordered_range(inode, lockstart, lockend,
1104                                                    &cached_state);
1105         }
1106         ret = can_nocow_extent(&inode->vfs_inode, lockstart, &num_bytes,
1107                                NULL, nowait, false);
1108         if (ret <= 0)
1109                 btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
1110         else
1111                 *write_bytes = min_t(size_t, *write_bytes ,
1112                                      num_bytes - pos + lockstart);
1113         unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
1114
1115         return ret;
1116 }
1117
1118 void btrfs_check_nocow_unlock(struct btrfs_inode *inode)
1119 {
1120         btrfs_drew_write_unlock(&inode->root->snapshot_lock);
1121 }
1122
1123 static void update_time_for_write(struct inode *inode)
1124 {
1125         struct timespec64 now, ts;
1126
1127         if (IS_NOCMTIME(inode))
1128                 return;
1129
1130         now = current_time(inode);
1131         ts = inode_get_mtime(inode);
1132         if (!timespec64_equal(&ts, &now))
1133                 inode_set_mtime_to_ts(inode, now);
1134
1135         ts = inode_get_ctime(inode);
1136         if (!timespec64_equal(&ts, &now))
1137                 inode_set_ctime_to_ts(inode, now);
1138
1139         if (IS_I_VERSION(inode))
1140                 inode_inc_iversion(inode);
1141 }
1142
1143 int btrfs_write_check(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from, size_t count)
1144 {
1145         struct file *file = iocb->ki_filp;
1146         struct inode *inode = file_inode(file);
1147         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1148         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1149         int ret;
1150         loff_t oldsize;
1151         loff_t start_pos;
1152
1153         /*
1154          * Quickly bail out on NOWAIT writes if we don't have the nodatacow or
1155          * prealloc flags, as without those flags we always have to COW. We will
1156          * later check if we can really COW into the target range (using
1157          * can_nocow_extent() at btrfs_get_blocks_direct_write()).
1158          */
1159         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) &&
1160             !(BTRFS_I(inode)->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1161                 return -EAGAIN;
1162
1163         ret = file_remove_privs(file);
1164         if (ret)
1165                 return ret;
1166
1167         /*
1168          * We reserve space for updating the inode when we reserve space for the
1169          * extent we are going to write, so we will enospc out there.  We don't
1170          * need to start yet another transaction to update the inode as we will
1171          * update the inode when we finish writing whatever data we write.
1172          */
1173         update_time_for_write(inode);
1174
1175         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1176         oldsize = i_size_read(inode);
1177         if (start_pos > oldsize) {
1178                 /* Expand hole size to cover write data, preventing empty gap */
1179                 loff_t end_pos = round_up(pos + count, fs_info->sectorsize);
1180
1181                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), oldsize, end_pos);
1182                 if (ret)
1183                         return ret;
1184         }
1185
1186         return 0;
1187 }
1188
1189 ssize_t btrfs_buffered_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i)
1190 {
1191         struct file *file = iocb->ki_filp;
1192         loff_t pos;
1193         struct inode *inode = file_inode(file);
1194         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1195         struct page **pages = NULL;
1196         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
1197         u64 release_bytes = 0;
1198         u64 lockstart;
1199         u64 lockend;
1200         size_t num_written = 0;
1201         int nrptrs;
1202         ssize_t ret;
1203         bool only_release_metadata = false;
1204         bool force_page_uptodate = false;
1205         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
1206         unsigned int ilock_flags = 0;
1207         const bool nowait = (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT);
1208         unsigned int bdp_flags = (nowait ? BDP_ASYNC : 0);
1209
1210         if (nowait)
1211                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1212
1213         ret = btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1214         if (ret < 0)
1215                 return ret;
1216
1217         ret = generic_write_checks(iocb, i);
1218         if (ret <= 0)
1219                 goto out;
1220
1221         ret = btrfs_write_check(iocb, i, ret);
1222         if (ret < 0)
1223                 goto out;
1224
1225         pos = iocb->ki_pos;
1226         nrptrs = min(DIV_ROUND_UP(iov_iter_count(i), PAGE_SIZE),
1227                         PAGE_SIZE / (sizeof(struct page *)));
1228         nrptrs = min(nrptrs, current->nr_dirtied_pause - current->nr_dirtied);
1229         nrptrs = max(nrptrs, 8);
1230         pages = kmalloc_array(nrptrs, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
1231         if (!pages) {
1232                 ret = -ENOMEM;
1233                 goto out;
1234         }
1235
1236         while (iov_iter_count(i) > 0) {
1237                 struct extent_state *cached_state = NULL;
1238                 size_t offset = offset_in_page(pos);
1239                 size_t sector_offset;
1240                 size_t write_bytes = min(iov_iter_count(i),
1241                                          nrptrs * (size_t)PAGE_SIZE -
1242                                          offset);
1243                 size_t num_pages;
1244                 size_t reserve_bytes;
1245                 size_t dirty_pages;
1246                 size_t copied;
1247                 size_t dirty_sectors;
1248                 size_t num_sectors;
1249                 int extents_locked;
1250
1251                 /*
1252                  * Fault pages before locking them in prepare_pages
1253                  * to avoid recursive lock
1254                  */
1255                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, write_bytes))) {
1256                         ret = -EFAULT;
1257                         break;
1258                 }
1259
1260                 only_release_metadata = false;
1261                 sector_offset = pos & (fs_info->sectorsize - 1);
1262
1263                 extent_changeset_release(data_reserved);
1264                 ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode),
1265                                                   &data_reserved, pos,
1266                                                   write_bytes, nowait);
1267                 if (ret < 0) {
1268                         int can_nocow;
1269
1270                         if (nowait && (ret == -ENOSPC || ret == -EAGAIN)) {
1271                                 ret = -EAGAIN;
1272                                 break;
1273                         }
1274
1275                         /*
1276                          * If we don't have to COW at the offset, reserve
1277                          * metadata only. write_bytes may get smaller than
1278                          * requested here.
1279                          */
1280                         can_nocow = btrfs_check_nocow_lock(BTRFS_I(inode), pos,
1281                                                            &write_bytes, nowait);
1282                         if (can_nocow < 0)
1283                                 ret = can_nocow;
1284                         if (can_nocow > 0)
1285                                 ret = 0;
1286                         if (ret)
1287                                 break;
1288                         only_release_metadata = true;
1289                 }
1290
1291                 num_pages = DIV_ROUND_UP(write_bytes + offset, PAGE_SIZE);
1292                 WARN_ON(num_pages > nrptrs);
1293                 reserve_bytes = round_up(write_bytes + sector_offset,
1294                                          fs_info->sectorsize);
1295                 WARN_ON(reserve_bytes == 0);
1296                 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(BTRFS_I(inode),
1297                                                       reserve_bytes,
1298                                                       reserve_bytes, nowait);
1299                 if (ret) {
1300                         if (!only_release_metadata)
1301                                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
1302                                                 data_reserved, pos,
1303                                                 write_bytes);
1304                         else
1305                                 btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1306
1307                         if (nowait && ret == -ENOSPC)
1308                                 ret = -EAGAIN;
1309                         break;
1310                 }
1311
1312                 release_bytes = reserve_bytes;
1313 again:
1314                 ret = balance_dirty_pages_ratelimited_flags(inode->i_mapping, bdp_flags);
1315                 if (ret) {
1316                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), reserve_bytes);
1317                         break;
1318                 }
1319
1320                 /*
1321                  * This is going to setup the pages array with the number of
1322                  * pages we want, so we don't really need to worry about the
1323                  * contents of pages from loop to loop
1324                  */
1325                 ret = prepare_pages(inode, pages, num_pages,
1326                                     pos, write_bytes, force_page_uptodate, false);
1327                 if (ret) {
1328                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1329                                                        reserve_bytes);
1330                         break;
1331                 }
1332
1333                 extents_locked = lock_and_cleanup_extent_if_need(
1334                                 BTRFS_I(inode), pages,
1335                                 num_pages, pos, write_bytes, &lockstart,
1336                                 &lockend, nowait, &cached_state);
1337                 if (extents_locked < 0) {
1338                         if (!nowait && extents_locked == -EAGAIN)
1339                                 goto again;
1340
1341                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1342                                                        reserve_bytes);
1343                         ret = extents_locked;
1344                         break;
1345                 }
1346
1347                 copied = btrfs_copy_from_user(pos, write_bytes, pages, i);
1348
1349                 num_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, reserve_bytes);
1350                 dirty_sectors = round_up(copied + sector_offset,
1351                                         fs_info->sectorsize);
1352                 dirty_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, dirty_sectors);
1353
1354                 /*
1355                  * if we have trouble faulting in the pages, fall
1356                  * back to one page at a time
1357                  */
1358                 if (copied < write_bytes)
1359                         nrptrs = 1;
1360
1361                 if (copied == 0) {
1362                         force_page_uptodate = true;
1363                         dirty_sectors = 0;
1364                         dirty_pages = 0;
1365                 } else {
1366                         force_page_uptodate = false;
1367                         dirty_pages = DIV_ROUND_UP(copied + offset,
1368                                                    PAGE_SIZE);
1369                 }
1370
1371                 if (num_sectors > dirty_sectors) {
1372                         /* release everything except the sectors we dirtied */
1373                         release_bytes -= dirty_sectors << fs_info->sectorsize_bits;
1374                         if (only_release_metadata) {
1375                                 btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1376                                                         release_bytes, true);
1377                         } else {
1378                                 u64 __pos;
1379
1380                                 __pos = round_down(pos,
1381                                                    fs_info->sectorsize) +
1382                                         (dirty_pages << PAGE_SHIFT);
1383                                 btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1384                                                 data_reserved, __pos,
1385                                                 release_bytes, true);
1386                         }
1387                 }
1388
1389                 release_bytes = round_up(copied + sector_offset,
1390                                         fs_info->sectorsize);
1391
1392                 ret = btrfs_dirty_pages(BTRFS_I(inode), pages,
1393                                         dirty_pages, pos, copied,
1394                                         &cached_state, only_release_metadata);
1395
1396                 /*
1397                  * If we have not locked the extent range, because the range's
1398                  * start offset is >= i_size, we might still have a non-NULL
1399                  * cached extent state, acquired while marking the extent range
1400                  * as delalloc through btrfs_dirty_pages(). Therefore free any
1401                  * possible cached extent state to avoid a memory leak.
1402                  */
1403                 if (extents_locked)
1404                         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
1405                                       lockend, &cached_state);
1406                 else
1407                         free_extent_state(cached_state);
1408
1409                 btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), reserve_bytes);
1410                 if (ret) {
1411                         btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1412                         break;
1413                 }
1414
1415                 release_bytes = 0;
1416                 if (only_release_metadata)
1417                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1418
1419                 btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1420
1421                 cond_resched();
1422
1423                 pos += copied;
1424                 num_written += copied;
1425         }
1426
1427         kfree(pages);
1428
1429         if (release_bytes) {
1430                 if (only_release_metadata) {
1431                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1432                         btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1433                                         release_bytes, true);
1434                 } else {
1435                         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1436                                         data_reserved,
1437                                         round_down(pos, fs_info->sectorsize),
1438                                         release_bytes, true);
1439                 }
1440         }
1441
1442         extent_changeset_free(data_reserved);
1443         if (num_written > 0) {
1444                 pagecache_isize_extended(inode, old_isize, iocb->ki_pos);
1445                 iocb->ki_pos += num_written;
1446         }
1447 out:
1448         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1449         return num_written ? num_written : ret;
1450 }
1451
1452 static ssize_t btrfs_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1453                         const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
1454 {
1455         struct file *file = iocb->ki_filp;
1456         struct inode *inode = file_inode(file);
1457         loff_t count;
1458         ssize_t ret;
1459
1460         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), 0);
1461         count = encoded->len;
1462         ret = generic_write_checks_count(iocb, &count);
1463         if (ret == 0 && count != encoded->len) {
1464                 /*
1465                  * The write got truncated by generic_write_checks_count(). We
1466                  * can't do a partial encoded write.
1467                  */
1468                 ret = -EFBIG;
1469         }
1470         if (ret || encoded->len == 0)
1471                 goto out;
1472
1473         ret = btrfs_write_check(iocb, from, encoded->len);
1474         if (ret < 0)
1475                 goto out;
1476
1477         ret = btrfs_do_encoded_write(iocb, from, encoded);
1478 out:
1479         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), 0);
1480         return ret;
1481 }
1482
1483 ssize_t btrfs_do_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1484                             const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
1485 {
1486         struct file *file = iocb->ki_filp;
1487         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file_inode(file));
1488         ssize_t num_written, num_sync;
1489
1490         /*
1491          * If the fs flips readonly due to some impossible error, although we
1492          * have opened a file as writable, we have to stop this write operation
1493          * to ensure consistency.
1494          */
1495         if (BTRFS_FS_ERROR(inode->root->fs_info))
1496                 return -EROFS;
1497
1498         if (encoded && (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
1499                 return -EOPNOTSUPP;
1500
1501         if (encoded) {
1502                 num_written = btrfs_encoded_write(iocb, from, encoded);
1503                 num_sync = encoded->len;
1504         } else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
1505                 num_written = btrfs_direct_write(iocb, from);
1506                 num_sync = num_written;
1507         } else {
1508                 num_written = btrfs_buffered_write(iocb, from);
1509                 num_sync = num_written;
1510         }
1511
1512         btrfs_set_inode_last_sub_trans(inode);
1513
1514         if (num_sync > 0) {
1515                 num_sync = generic_write_sync(iocb, num_sync);
1516                 if (num_sync < 0)
1517                         num_written = num_sync;
1518         }
1519
1520         return num_written;
1521 }
1522
1523 static ssize_t btrfs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1524 {
1525         return btrfs_do_write_iter(iocb, from, NULL);
1526 }
1527
1528 int btrfs_release_file(struct inode *inode, struct file *filp)
1529 {
1530         struct btrfs_file_private *private = filp->private_data;
1531
1532         if (private) {
1533                 kfree(private->filldir_buf);
1534                 free_extent_state(private->llseek_cached_state);
1535                 kfree(private);
1536                 filp->private_data = NULL;
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Set by setattr when we are about to truncate a file from a non-zero
1541          * size to a zero size.  This tries to flush down new bytes that may
1542          * have been written if the application were using truncate to replace
1543          * a file in place.
1544          */
1545         if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
1546                                &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
1547                         filemap_flush(inode->i_mapping);
1548         return 0;
1549 }
1550
1551 static int start_ordered_ops(struct btrfs_inode *inode, loff_t start, loff_t end)
1552 {
1553         int ret;
1554         struct blk_plug plug;
1555
1556         /*
1557          * This is only called in fsync, which would do synchronous writes, so
1558          * a plug can merge adjacent IOs as much as possible.  Esp. in case of
1559          * multiple disks using raid profile, a large IO can be split to
1560          * several segments of stripe length (currently 64K).
1561          */
1562         blk_start_plug(&plug);
1563         ret = btrfs_fdatawrite_range(inode, start, end);
1564         blk_finish_plug(&plug);
1565
1566         return ret;
1567 }
1568
1569 static inline bool skip_inode_logging(const struct btrfs_log_ctx *ctx)
1570 {
1571         struct btrfs_inode *inode = ctx->inode;
1572         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1573
1574         if (btrfs_inode_in_log(inode, btrfs_get_fs_generation(fs_info)) &&
1575             list_empty(&ctx->ordered_extents))
1576                 return true;
1577
1578         /*
1579          * If we are doing a fast fsync we can not bail out if the inode's
1580          * last_trans is <= then the last committed transaction, because we only
1581          * update the last_trans of the inode during ordered extent completion,
1582          * and for a fast fsync we don't wait for that, we only wait for the
1583          * writeback to complete.
1584          */
1585         if (inode->last_trans <= btrfs_get_last_trans_committed(fs_info) &&
1586             (test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags) ||
1587              list_empty(&ctx->ordered_extents)))
1588                 return true;
1589
1590         return false;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * fsync call for both files and directories.  This logs the inode into
1595  * the tree log instead of forcing full commits whenever possible.
1596  *
1597  * It needs to call filemap_fdatawait so that all ordered extent updates are
1598  * in the metadata btree are up to date for copying to the log.
1599  *
1600  * It drops the inode mutex before doing the tree log commit.  This is an
1601  * important optimization for directories because holding the mutex prevents
1602  * new operations on the dir while we write to disk.
1603  */
1604 int btrfs_sync_file(struct file *file, loff_t start, loff_t end, int datasync)
1605 {
1606         struct dentry *dentry = file_dentry(file);
1607         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(d_inode(dentry));
1608         struct btrfs_root *root = inode->root;
1609         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1610         struct btrfs_trans_handle *trans;
1611         struct btrfs_log_ctx ctx;
1612         int ret = 0, err;
1613         u64 len;
1614         bool full_sync;
1615
1616         trace_btrfs_sync_file(file, datasync);
1617
1618         btrfs_init_log_ctx(&ctx, inode);
1619
1620         /*
1621          * Always set the range to a full range, otherwise we can get into
1622          * several problems, from missing file extent items to represent holes
1623          * when not using the NO_HOLES feature, to log tree corruption due to
1624          * races between hole detection during logging and completion of ordered
1625          * extents outside the range, to missing checksums due to ordered extents
1626          * for which we flushed only a subset of their pages.
1627          */
1628         start = 0;
1629         end = LLONG_MAX;
1630         len = (u64)LLONG_MAX + 1;
1631
1632         /*
1633          * We write the dirty pages in the range and wait until they complete
1634          * out of the ->i_mutex. If so, we can flush the dirty pages by
1635          * multi-task, and make the performance up.  See
1636          * btrfs_wait_ordered_range for an explanation of the ASYNC check.
1637          */
1638         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
1639         if (ret)
1640                 goto out;
1641
1642         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
1643
1644         atomic_inc(&root->log_batch);
1645
1646         /*
1647          * Before we acquired the inode's lock and the mmap lock, someone may
1648          * have dirtied more pages in the target range. We need to make sure
1649          * that writeback for any such pages does not start while we are logging
1650          * the inode, because if it does, any of the following might happen when
1651          * we are not doing a full inode sync:
1652          *
1653          * 1) We log an extent after its writeback finishes but before its
1654          *    checksums are added to the csum tree, leading to -EIO errors
1655          *    when attempting to read the extent after a log replay.
1656          *
1657          * 2) We can end up logging an extent before its writeback finishes.
1658          *    Therefore after the log replay we will have a file extent item
1659          *    pointing to an unwritten extent (and no data checksums as well).
1660          *
1661          * So trigger writeback for any eventual new dirty pages and then we
1662          * wait for all ordered extents to complete below.
1663          */
1664         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
1665         if (ret) {
1666                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
1667                 goto out;
1668         }
1669
1670         /*
1671          * Always check for the full sync flag while holding the inode's lock,
1672          * to avoid races with other tasks. The flag must be either set all the
1673          * time during logging or always off all the time while logging.
1674          * We check the flag here after starting delalloc above, because when
1675          * running delalloc the full sync flag may be set if we need to drop
1676          * extra extent map ranges due to temporary memory allocation failures.
1677          */
1678         full_sync = test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
1679
1680         /*
1681          * We have to do this here to avoid the priority inversion of waiting on
1682          * IO of a lower priority task while holding a transaction open.
1683          *
1684          * For a full fsync we wait for the ordered extents to complete while
1685          * for a fast fsync we wait just for writeback to complete, and then
1686          * attach the ordered extents to the transaction so that a transaction
1687          * commit waits for their completion, to avoid data loss if we fsync,
1688          * the current transaction commits before the ordered extents complete
1689          * and a power failure happens right after that.
1690          *
1691          * For zoned filesystem, if a write IO uses a ZONE_APPEND command, the
1692          * logical address recorded in the ordered extent may change. We need
1693          * to wait for the IO to stabilize the logical address.
1694          */
1695         if (full_sync || btrfs_is_zoned(fs_info)) {
1696                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
1697                 clear_bit(BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR, &inode->runtime_flags);
1698         } else {
1699                 /*
1700                  * Get our ordered extents as soon as possible to avoid doing
1701                  * checksum lookups in the csum tree, and use instead the
1702                  * checksums attached to the ordered extents.
1703                  */
1704                 btrfs_get_ordered_extents_for_logging(inode, &ctx.ordered_extents);
1705                 ret = filemap_fdatawait_range(inode->vfs_inode.i_mapping, start, end);
1706                 if (ret)
1707                         goto out_release_extents;
1708
1709                 /*
1710                  * Check and clear the BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR now after
1711                  * starting and waiting for writeback, because for buffered IO
1712                  * it may have been set during the end IO callback
1713                  * (end_bbio_data_write() -> btrfs_finish_ordered_extent()) in
1714                  * case an error happened and we need to wait for ordered
1715                  * extents to complete so that any extent maps that point to
1716                  * unwritten locations are dropped and we don't log them.
1717                  */
1718                 if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR, &inode->runtime_flags))
1719                         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
1720         }
1721
1722         if (ret)
1723                 goto out_release_extents;
1724
1725         atomic_inc(&root->log_batch);
1726
1727         if (skip_inode_logging(&ctx)) {
1728                 /*
1729                  * We've had everything committed since the last time we were
1730                  * modified so clear this flag in case it was set for whatever
1731                  * reason, it's no longer relevant.
1732                  */
1733                 clear_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
1734                 /*
1735                  * An ordered extent might have started before and completed
1736                  * already with io errors, in which case the inode was not
1737                  * updated and we end up here. So check the inode's mapping
1738                  * for any errors that might have happened since we last
1739                  * checked called fsync.
1740                  */
1741                 ret = filemap_check_wb_err(inode->vfs_inode.i_mapping, file->f_wb_err);
1742                 goto out_release_extents;
1743         }
1744
1745         btrfs_init_log_ctx_scratch_eb(&ctx);
1746
1747         /*
1748          * We use start here because we will need to wait on the IO to complete
1749          * in btrfs_sync_log, which could require joining a transaction (for
1750          * example checking cross references in the nocow path).  If we use join
1751          * here we could get into a situation where we're waiting on IO to
1752          * happen that is blocked on a transaction trying to commit.  With start
1753          * we inc the extwriter counter, so we wait for all extwriters to exit
1754          * before we start blocking joiners.  This comment is to keep somebody
1755          * from thinking they are super smart and changing this to
1756          * btrfs_join_transaction *cough*Josef*cough*.
1757          */
1758         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
1759         if (IS_ERR(trans)) {
1760                 ret = PTR_ERR(trans);
1761                 goto out_release_extents;
1762         }
1763         trans->in_fsync = true;
1764
1765         ret = btrfs_log_dentry_safe(trans, dentry, &ctx);
1766         /*
1767          * Scratch eb no longer needed, release before syncing log or commit
1768          * transaction, to avoid holding unnecessary memory during such long
1769          * operations.
1770          */
1771         if (ctx.scratch_eb) {
1772                 free_extent_buffer(ctx.scratch_eb);
1773                 ctx.scratch_eb = NULL;
1774         }
1775         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
1776         if (ret < 0) {
1777                 /* Fallthrough and commit/free transaction. */
1778                 ret = BTRFS_LOG_FORCE_COMMIT;
1779         }
1780
1781         /* we've logged all the items and now have a consistent
1782          * version of the file in the log.  It is possible that
1783          * someone will come in and modify the file, but that's
1784          * fine because the log is consistent on disk, and we
1785          * have references to all of the file's extents
1786          *
1787          * It is possible that someone will come in and log the
1788          * file again, but that will end up using the synchronization
1789          * inside btrfs_sync_log to keep things safe.
1790          */
1791         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
1792
1793         if (ret == BTRFS_NO_LOG_SYNC) {
1794                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
1795                 goto out;
1796         }
1797
1798         /* We successfully logged the inode, attempt to sync the log. */
1799         if (!ret) {
1800                 ret = btrfs_sync_log(trans, root, &ctx);
1801                 if (!ret) {
1802                         ret = btrfs_end_transaction(trans);
1803                         goto out;
1804                 }
1805         }
1806
1807         /*
1808          * At this point we need to commit the transaction because we had
1809          * btrfs_need_log_full_commit() or some other error.
1810          *
1811          * If we didn't do a full sync we have to stop the trans handle, wait on
1812          * the ordered extents, start it again and commit the transaction.  If
1813          * we attempt to wait on the ordered extents here we could deadlock with
1814          * something like fallocate() that is holding the extent lock trying to
1815          * start a transaction while some other thread is trying to commit the
1816          * transaction while we (fsync) are currently holding the transaction
1817          * open.
1818          */
1819         if (!full_sync) {
1820                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
1821                 if (ret)
1822                         goto out;
1823                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
1824                 if (ret)
1825                         goto out;
1826
1827                 /*
1828                  * This is safe to use here because we're only interested in
1829                  * making sure the transaction that had the ordered extents is
1830                  * committed.  We aren't waiting on anything past this point,
1831                  * we're purely getting the transaction and committing it.
1832                  */
1833                 trans = btrfs_attach_transaction_barrier(root);
1834                 if (IS_ERR(trans)) {
1835                         ret = PTR_ERR(trans);
1836
1837                         /*
1838                          * We committed the transaction and there's no currently
1839                          * running transaction, this means everything we care
1840                          * about made it to disk and we are done.
1841                          */
1842                         if (ret == -ENOENT)
1843                                 ret = 0;
1844                         goto out;
1845                 }
1846         }
1847
1848         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
1849 out:
1850         free_extent_buffer(ctx.scratch_eb);
1851         ASSERT(list_empty(&ctx.list));
1852         ASSERT(list_empty(&ctx.conflict_inodes));
1853         err = file_check_and_advance_wb_err(file);
1854         if (!ret)
1855                 ret = err;
1856         return ret > 0 ? -EIO : ret;
1857
1858 out_release_extents:
1859         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
1860         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
1861         goto out;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * btrfs_page_mkwrite() is not allowed to change the file size as it gets
1866  * called from a page fault handler when a page is first dirtied. Hence we must
1867  * be careful to check for EOF conditions here. We set the page up correctly
1868  * for a written page which means we get ENOSPC checking when writing into
1869  * holes and correct delalloc and unwritten extent mapping on filesystems that
1870  * support these features.
1871  *
1872  * We are not allowed to take the i_mutex here so we have to play games to
1873  * protect against truncate races as the page could now be beyond EOF.  Because
1874  * truncate_setsize() writes the inode size before removing pages, once we have
1875  * the page lock we can determine safely if the page is beyond EOF. If it is not
1876  * beyond EOF, then the page is guaranteed safe against truncation until we
1877  * unlock the page.
1878  */
1879 static vm_fault_t btrfs_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
1880 {
1881         struct page *page = vmf->page;
1882         struct folio *folio = page_folio(page);
1883         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
1884         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1885         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
1886         struct btrfs_ordered_extent *ordered;
1887         struct extent_state *cached_state = NULL;
1888         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
1889         unsigned long zero_start;
1890         loff_t size;
1891         vm_fault_t ret;
1892         int ret2;
1893         int reserved = 0;
1894         u64 reserved_space;
1895         u64 page_start;
1896         u64 page_end;
1897         u64 end;
1898
1899         ASSERT(folio_order(folio) == 0);
1900
1901         reserved_space = PAGE_SIZE;
1902
1903         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1904         page_start = page_offset(page);
1905         page_end = page_start + PAGE_SIZE - 1;
1906         end = page_end;
1907
1908         /*
1909          * Reserving delalloc space after obtaining the page lock can lead to
1910          * deadlock. For example, if a dirty page is locked by this function
1911          * and the call to btrfs_delalloc_reserve_space() ends up triggering
1912          * dirty page write out, then the btrfs_writepages() function could
1913          * end up waiting indefinitely to get a lock on the page currently
1914          * being processed by btrfs_page_mkwrite() function.
1915          */
1916         ret2 = btrfs_delalloc_reserve_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
1917                                             page_start, reserved_space);
1918         if (!ret2) {
1919                 ret2 = file_update_time(vmf->vma->vm_file);
1920                 reserved = 1;
1921         }
1922         if (ret2) {
1923                 ret = vmf_error(ret2);
1924                 if (reserved)
1925                         goto out;
1926                 goto out_noreserve;
1927         }
1928
1929         /* Make the VM retry the fault. */
1930         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
1931 again:
1932         down_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
1933         lock_page(page);
1934         size = i_size_read(inode);
1935
1936         if ((page->mapping != inode->i_mapping) ||
1937             (page_start >= size)) {
1938                 /* Page got truncated out from underneath us. */
1939                 goto out_unlock;
1940         }
1941         wait_on_page_writeback(page);
1942
1943         lock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
1944         ret2 = set_page_extent_mapped(page);
1945         if (ret2 < 0) {
1946                 ret = vmf_error(ret2);
1947                 unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
1948                 goto out_unlock;
1949         }
1950
1951         /*
1952          * We can't set the delalloc bits if there are pending ordered
1953          * extents.  Drop our locks and wait for them to finish.
1954          */
1955         ordered = btrfs_lookup_ordered_range(BTRFS_I(inode), page_start, PAGE_SIZE);
1956         if (ordered) {
1957                 unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
1958                 unlock_page(page);
1959                 up_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
1960                 btrfs_start_ordered_extent(ordered);
1961                 btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1962                 goto again;
1963         }
1964
1965         if (page->index == ((size - 1) >> PAGE_SHIFT)) {
1966                 reserved_space = round_up(size - page_start, fs_info->sectorsize);
1967                 if (reserved_space < PAGE_SIZE) {
1968                         end = page_start + reserved_space - 1;
1969                         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1970                                         data_reserved, page_start,
1971                                         PAGE_SIZE - reserved_space, true);
1972                 }
1973         }
1974
1975         /*
1976          * page_mkwrite gets called when the page is firstly dirtied after it's
1977          * faulted in, but write(2) could also dirty a page and set delalloc
1978          * bits, thus in this case for space account reason, we still need to
1979          * clear any delalloc bits within this page range since we have to
1980          * reserve data&meta space before lock_page() (see above comments).
1981          */
1982         clear_extent_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree, page_start, end,
1983                           EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING |
1984                           EXTENT_DEFRAG, &cached_state);
1985
1986         ret2 = btrfs_set_extent_delalloc(BTRFS_I(inode), page_start, end, 0,
1987                                         &cached_state);
1988         if (ret2) {
1989                 unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
1990                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
1991                 goto out_unlock;
1992         }
1993
1994         /* Page is wholly or partially inside EOF. */
1995         if (page_start + PAGE_SIZE > size)
1996                 zero_start = offset_in_page(size);
1997         else
1998                 zero_start = PAGE_SIZE;
1999
2000         if (zero_start != PAGE_SIZE)
2001                 memzero_page(page, zero_start, PAGE_SIZE - zero_start);
2002
2003         btrfs_folio_clear_checked(fs_info, folio, page_start, PAGE_SIZE);
2004         btrfs_folio_set_dirty(fs_info, folio, page_start, end + 1 - page_start);
2005         btrfs_folio_set_uptodate(fs_info, folio, page_start, end + 1 - page_start);
2006
2007         btrfs_set_inode_last_sub_trans(BTRFS_I(inode));
2008
2009         unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
2010         up_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
2011
2012         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), PAGE_SIZE);
2013         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2014         extent_changeset_free(data_reserved);
2015         return VM_FAULT_LOCKED;
2016
2017 out_unlock:
2018         unlock_page(page);
2019         up_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
2020 out:
2021         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), PAGE_SIZE);
2022         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode), data_reserved, page_start,
2023                                      reserved_space, (ret != 0));
2024 out_noreserve:
2025         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2026         extent_changeset_free(data_reserved);
2027         return ret;
2028 }
2029
2030 static const struct vm_operations_struct btrfs_file_vm_ops = {
2031         .fault          = filemap_fault,
2032         .map_pages      = filemap_map_pages,
2033         .page_mkwrite   = btrfs_page_mkwrite,
2034 };
2035
2036 static int btrfs_file_mmap(struct file  *filp, struct vm_area_struct *vma)
2037 {
2038         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2039
2040         if (!mapping->a_ops->read_folio)
2041                 return -ENOEXEC;
2042
2043         file_accessed(filp);
2044         vma->vm_ops = &btrfs_file_vm_ops;
2045
2046         return 0;
2047 }
2048
2049 static int hole_mergeable(struct btrfs_inode *inode, struct extent_buffer *leaf,
2050                           int slot, u64 start, u64 end)
2051 {
2052         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2053         struct btrfs_key key;
2054
2055         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
2056                 return 0;
2057
2058         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2059         if (key.objectid != btrfs_ino(inode) ||
2060             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
2061                 return 0;
2062
2063         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2064
2065         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG)
2066                 return 0;
2067
2068         if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi))
2069                 return 0;
2070
2071         if (key.offset == end)
2072                 return 1;
2073         if (key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) == start)
2074                 return 1;
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 static int fill_holes(struct btrfs_trans_handle *trans,
2079                 struct btrfs_inode *inode,
2080                 struct btrfs_path *path, u64 offset, u64 end)
2081 {
2082         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2083         struct btrfs_root *root = inode->root;
2084         struct extent_buffer *leaf;
2085         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2086         struct extent_map *hole_em;
2087         struct btrfs_key key;
2088         int ret;
2089
2090         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES))
2091                 goto out;
2092
2093         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2094         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2095         key.offset = offset;
2096
2097         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2098         if (ret <= 0) {
2099                 /*
2100                  * We should have dropped this offset, so if we find it then
2101                  * something has gone horribly wrong.
2102                  */
2103                 if (ret == 0)
2104                         ret = -EINVAL;
2105                 return ret;
2106         }
2107
2108         leaf = path->nodes[0];
2109         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0] - 1, offset, end)) {
2110                 u64 num_bytes;
2111
2112                 path->slots[0]--;
2113                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2114                                     struct btrfs_file_extent_item);
2115                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) +
2116                         end - offset;
2117                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2118                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2119                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2120                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
2121                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2122                 goto out;
2123         }
2124
2125         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0], offset, end)) {
2126                 u64 num_bytes;
2127
2128                 key.offset = offset;
2129                 btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &key);
2130                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2131                                     struct btrfs_file_extent_item);
2132                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) + end -
2133                         offset;
2134                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2135                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2136                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2137                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
2138                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2139                 goto out;
2140         }
2141         btrfs_release_path(path);
2142
2143         ret = btrfs_insert_hole_extent(trans, root, btrfs_ino(inode), offset,
2144                                        end - offset);
2145         if (ret)
2146                 return ret;
2147
2148 out:
2149         btrfs_release_path(path);
2150
2151         hole_em = alloc_extent_map();
2152         if (!hole_em) {
2153                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, offset, end - 1, false);
2154                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2155         } else {
2156                 hole_em->start = offset;
2157                 hole_em->len = end - offset;
2158                 hole_em->ram_bytes = hole_em->len;
2159
2160                 hole_em->disk_bytenr = EXTENT_MAP_HOLE;
2161                 hole_em->disk_num_bytes = 0;
2162                 hole_em->generation = trans->transid;
2163
2164                 ret = btrfs_replace_extent_map_range(inode, hole_em, true);
2165                 free_extent_map(hole_em);
2166                 if (ret)
2167                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2168         }
2169
2170         return 0;
2171 }
2172
2173 /*
2174  * Find a hole extent on given inode and change start/len to the end of hole
2175  * extent.(hole/vacuum extent whose em->start <= start &&
2176  *         em->start + em->len > start)
2177  * When a hole extent is found, return 1 and modify start/len.
2178  */
2179 static int find_first_non_hole(struct btrfs_inode *inode, u64 *start, u64 *len)
2180 {
2181         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
2182         struct extent_map *em;
2183         int ret = 0;
2184
2185         em = btrfs_get_extent(inode, NULL,
2186                               round_down(*start, fs_info->sectorsize),
2187                               round_up(*len, fs_info->sectorsize));
2188         if (IS_ERR(em))
2189                 return PTR_ERR(em);
2190
2191         /* Hole or vacuum extent(only exists in no-hole mode) */
2192         if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_HOLE) {
2193                 ret = 1;
2194                 *len = em->start + em->len > *start + *len ?
2195                        0 : *start + *len - em->start - em->len;
2196                 *start = em->start + em->len;
2197         }
2198         free_extent_map(em);
2199         return ret;
2200 }
2201
2202 static void btrfs_punch_hole_lock_range(struct inode *inode,
2203                                         const u64 lockstart,
2204                                         const u64 lockend,
2205                                         struct extent_state **cached_state)
2206 {
2207         /*
2208          * For subpage case, if the range is not at page boundary, we could
2209          * have pages at the leading/tailing part of the range.
2210          * This could lead to dead loop since filemap_range_has_page()
2211          * will always return true.
2212          * So here we need to do extra page alignment for
2213          * filemap_range_has_page().
2214          */
2215         const u64 page_lockstart = round_up(lockstart, PAGE_SIZE);
2216         const u64 page_lockend = round_down(lockend + 1, PAGE_SIZE) - 1;
2217
2218         while (1) {
2219                 truncate_pagecache_range(inode, lockstart, lockend);
2220
2221                 lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2222                             cached_state);
2223                 /*
2224                  * We can't have ordered extents in the range, nor dirty/writeback
2225                  * pages, because we have locked the inode's VFS lock in exclusive
2226                  * mode, we have locked the inode's i_mmap_lock in exclusive mode,
2227                  * we have flushed all delalloc in the range and we have waited
2228                  * for any ordered extents in the range to complete.
2229                  * We can race with anyone reading pages from this range, so after
2230                  * locking the range check if we have pages in the range, and if
2231                  * we do, unlock the range and retry.
2232                  */
2233                 if (!filemap_range_has_page(inode->i_mapping, page_lockstart,
2234                                             page_lockend))
2235                         break;
2236
2237                 unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2238                               cached_state);
2239         }
2240
2241         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), lockstart, lockend);
2242 }
2243
2244 static int btrfs_insert_replace_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2245                                      struct btrfs_inode *inode,
2246                                      struct btrfs_path *path,
2247                                      struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2248                                      const u64 replace_len,
2249                                      const u64 bytes_to_drop)
2250 {
2251         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2252         struct btrfs_root *root = inode->root;
2253         struct btrfs_file_extent_item *extent;
2254         struct extent_buffer *leaf;
2255         struct btrfs_key key;
2256         int slot;
2257         int ret;
2258
2259         if (replace_len == 0)
2260                 return 0;
2261
2262         if (extent_info->disk_offset == 0 &&
2263             btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES)) {
2264                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2265                 return 0;
2266         }
2267
2268         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2269         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2270         key.offset = extent_info->file_offset;
2271         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
2272                                       sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2273         if (ret)
2274                 return ret;
2275         leaf = path->nodes[0];
2276         slot = path->slots[0];
2277         write_extent_buffer(leaf, extent_info->extent_buf,
2278                             btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2279                             sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2280         extent = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2281         ASSERT(btrfs_file_extent_type(leaf, extent) != BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE);
2282         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, extent, extent_info->data_offset);
2283         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, extent, replace_len);
2284         if (extent_info->is_new_extent)
2285                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, extent, trans->transid);
2286         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2287         btrfs_release_path(path);
2288
2289         ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(inode, extent_info->file_offset,
2290                                                 replace_len);
2291         if (ret)
2292                 return ret;
2293
2294         /* If it's a hole, nothing more needs to be done. */
2295         if (extent_info->disk_offset == 0) {
2296                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2297                 return 0;
2298         }
2299
2300         btrfs_update_inode_bytes(inode, replace_len, bytes_to_drop);
2301
2302         if (extent_info->is_new_extent && extent_info->insertions == 0) {
2303                 key.objectid = extent_info->disk_offset;
2304                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
2305                 key.offset = extent_info->disk_len;
2306                 ret = btrfs_alloc_reserved_file_extent(trans, root,
2307                                                        btrfs_ino(inode),
2308                                                        extent_info->file_offset,
2309                                                        extent_info->qgroup_reserved,
2310                                                        &key);
2311         } else {
2312                 struct btrfs_ref ref = {
2313                         .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
2314                         .bytenr = extent_info->disk_offset,
2315                         .num_bytes = extent_info->disk_len,
2316                         .owning_root = btrfs_root_id(root),
2317                         .ref_root = btrfs_root_id(root),
2318                 };
2319                 u64 ref_offset;
2320
2321                 ref_offset = extent_info->file_offset - extent_info->data_offset;
2322                 btrfs_init_data_ref(&ref, btrfs_ino(inode), ref_offset, 0, false);
2323                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
2324         }
2325
2326         extent_info->insertions++;
2327
2328         return ret;
2329 }
2330
2331 /*
2332  * The respective range must have been previously locked, as well as the inode.
2333  * The end offset is inclusive (last byte of the range).
2334  * @extent_info is NULL for fallocate's hole punching and non-NULL when replacing
2335  * the file range with an extent.
2336  * When not punching a hole, we don't want to end up in a state where we dropped
2337  * extents without inserting a new one, so we must abort the transaction to avoid
2338  * a corruption.
2339  */
2340 int btrfs_replace_file_extents(struct btrfs_inode *inode,
2341                                struct btrfs_path *path, const u64 start,
2342                                const u64 end,
2343                                struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2344                                struct btrfs_trans_handle **trans_out)
2345 {
2346         struct btrfs_drop_extents_args drop_args = { 0 };
2347         struct btrfs_root *root = inode->root;
2348         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
2349         u64 min_size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2350         u64 ino_size = round_up(inode->vfs_inode.i_size, fs_info->sectorsize);
2351         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2352         struct btrfs_block_rsv *rsv;
2353         unsigned int rsv_count;
2354         u64 cur_offset;
2355         u64 len = end - start;
2356         int ret = 0;
2357
2358         if (end <= start)
2359                 return -EINVAL;
2360
2361         rsv = btrfs_alloc_block_rsv(fs_info, BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
2362         if (!rsv) {
2363                 ret = -ENOMEM;
2364                 goto out;
2365         }
2366         rsv->size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2367         rsv->failfast = true;
2368
2369         /*
2370          * 1 - update the inode
2371          * 1 - removing the extents in the range
2372          * 1 - adding the hole extent if no_holes isn't set or if we are
2373          *     replacing the range with a new extent
2374          */
2375         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES) || extent_info)
2376                 rsv_count = 3;
2377         else
2378                 rsv_count = 2;
2379
2380         trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2381         if (IS_ERR(trans)) {
2382                 ret = PTR_ERR(trans);
2383                 trans = NULL;
2384                 goto out_free;
2385         }
2386
2387         ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv, rsv,
2388                                       min_size, false);
2389         if (WARN_ON(ret))
2390                 goto out_trans;
2391         trans->block_rsv = rsv;
2392
2393         cur_offset = start;
2394         drop_args.path = path;
2395         drop_args.end = end + 1;
2396         drop_args.drop_cache = true;
2397         while (cur_offset < end) {
2398                 drop_args.start = cur_offset;
2399                 ret = btrfs_drop_extents(trans, root, inode, &drop_args);
2400                 /* If we are punching a hole decrement the inode's byte count */
2401                 if (!extent_info)
2402                         btrfs_update_inode_bytes(inode, 0,
2403                                                  drop_args.bytes_found);
2404                 if (ret != -ENOSPC) {
2405                         /*
2406                          * The only time we don't want to abort is if we are
2407                          * attempting to clone a partial inline extent, in which
2408                          * case we'll get EOPNOTSUPP.  However if we aren't
2409                          * clone we need to abort no matter what, because if we
2410                          * got EOPNOTSUPP via prealloc then we messed up and
2411                          * need to abort.
2412                          */
2413                         if (ret &&
2414                             (ret != -EOPNOTSUPP ||
2415                              (extent_info && extent_info->is_new_extent)))
2416                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2417                         break;
2418                 }
2419
2420                 trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2421
2422                 if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end &&
2423                     cur_offset < ino_size) {
2424                         ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2425                                          drop_args.drop_end);
2426                         if (ret) {
2427                                 /*
2428                                  * If we failed then we didn't insert our hole
2429                                  * entries for the area we dropped, so now the
2430                                  * fs is corrupted, so we must abort the
2431                                  * transaction.
2432                                  */
2433                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2434                                 break;
2435                         }
2436                 } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2437                         /*
2438                          * We are past the i_size here, but since we didn't
2439                          * insert holes we need to clear the mapped area so we
2440                          * know to not set disk_i_size in this area until a new
2441                          * file extent is inserted here.
2442                          */
2443                         ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode,
2444                                         cur_offset,
2445                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2446                         if (ret) {
2447                                 /*
2448                                  * We couldn't clear our area, so we could
2449                                  * presumably adjust up and corrupt the fs, so
2450                                  * we need to abort.
2451                                  */
2452                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2453                                 break;
2454                         }
2455                 }
2456
2457                 if (extent_info &&
2458                     drop_args.drop_end > extent_info->file_offset) {
2459                         u64 replace_len = drop_args.drop_end -
2460                                           extent_info->file_offset;
2461
2462                         ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2463                                         extent_info, replace_len,
2464                                         drop_args.bytes_found);
2465                         if (ret) {
2466                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2467                                 break;
2468                         }
2469                         extent_info->data_len -= replace_len;
2470                         extent_info->data_offset += replace_len;
2471                         extent_info->file_offset += replace_len;
2472                 }
2473
2474                 /*
2475                  * We are releasing our handle on the transaction, balance the
2476                  * dirty pages of the btree inode and flush delayed items, and
2477                  * then get a new transaction handle, which may now point to a
2478                  * new transaction in case someone else may have committed the
2479                  * transaction we used to replace/drop file extent items. So
2480                  * bump the inode's iversion and update mtime and ctime except
2481                  * if we are called from a dedupe context. This is because a
2482                  * power failure/crash may happen after the transaction is
2483                  * committed and before we finish replacing/dropping all the
2484                  * file extent items we need.
2485                  */
2486                 inode_inc_iversion(&inode->vfs_inode);
2487
2488                 if (!extent_info || extent_info->update_times)
2489                         inode_set_mtime_to_ts(&inode->vfs_inode,
2490                                               inode_set_ctime_current(&inode->vfs_inode));
2491
2492                 ret = btrfs_update_inode(trans, inode);
2493                 if (ret)
2494                         break;
2495
2496                 btrfs_end_transaction(trans);
2497                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
2498
2499                 trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2500                 if (IS_ERR(trans)) {
2501                         ret = PTR_ERR(trans);
2502                         trans = NULL;
2503                         break;
2504                 }
2505
2506                 ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv,
2507                                               rsv, min_size, false);
2508                 if (WARN_ON(ret))
2509                         break;
2510                 trans->block_rsv = rsv;
2511
2512                 cur_offset = drop_args.drop_end;
2513                 len = end - cur_offset;
2514                 if (!extent_info && len) {
2515                         ret = find_first_non_hole(inode, &cur_offset, &len);
2516                         if (unlikely(ret < 0))
2517                                 break;
2518                         if (ret && !len) {
2519                                 ret = 0;
2520                                 break;
2521                         }
2522                 }
2523         }
2524
2525         /*
2526          * If we were cloning, force the next fsync to be a full one since we
2527          * we replaced (or just dropped in the case of cloning holes when
2528          * NO_HOLES is enabled) file extent items and did not setup new extent
2529          * maps for the replacement extents (or holes).
2530          */
2531         if (extent_info && !extent_info->is_new_extent)
2532                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2533
2534         if (ret)
2535                 goto out_trans;
2536
2537         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2538         /*
2539          * If we are using the NO_HOLES feature we might have had already an
2540          * hole that overlaps a part of the region [lockstart, lockend] and
2541          * ends at (or beyond) lockend. Since we have no file extent items to
2542          * represent holes, drop_end can be less than lockend and so we must
2543          * make sure we have an extent map representing the existing hole (the
2544          * call to __btrfs_drop_extents() might have dropped the existing extent
2545          * map representing the existing hole), otherwise the fast fsync path
2546          * will not record the existence of the hole region
2547          * [existing_hole_start, lockend].
2548          */
2549         if (drop_args.drop_end <= end)
2550                 drop_args.drop_end = end + 1;
2551         /*
2552          * Don't insert file hole extent item if it's for a range beyond eof
2553          * (because it's useless) or if it represents a 0 bytes range (when
2554          * cur_offset == drop_end).
2555          */
2556         if (!extent_info && cur_offset < ino_size &&
2557             cur_offset < drop_args.drop_end) {
2558                 ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2559                                  drop_args.drop_end);
2560                 if (ret) {
2561                         /* Same comment as above. */
2562                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2563                         goto out_trans;
2564                 }
2565         } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2566                 /* See the comment in the loop above for the reasoning here. */
2567                 ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode, cur_offset,
2568                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2569                 if (ret) {
2570                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2571                         goto out_trans;
2572                 }
2573
2574         }
2575         if (extent_info) {
2576                 ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2577                                 extent_info, extent_info->data_len,
2578                                 drop_args.bytes_found);
2579                 if (ret) {
2580                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2581                         goto out_trans;
2582                 }
2583         }
2584
2585 out_trans:
2586         if (!trans)
2587                 goto out_free;
2588
2589         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2590         if (ret)
2591                 btrfs_end_transaction(trans);
2592         else
2593                 *trans_out = trans;
2594 out_free:
2595         btrfs_free_block_rsv(fs_info, rsv);
2596 out:
2597         return ret;
2598 }
2599
2600 static int btrfs_punch_hole(struct file *file, loff_t offset, loff_t len)
2601 {
2602         struct inode *inode = file_inode(file);
2603         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
2604         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2605         struct extent_state *cached_state = NULL;
2606         struct btrfs_path *path;
2607         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2608         u64 lockstart;
2609         u64 lockend;
2610         u64 tail_start;
2611         u64 tail_len;
2612         u64 orig_start = offset;
2613         int ret = 0;
2614         bool same_block;
2615         u64 ino_size;
2616         bool truncated_block = false;
2617         bool updated_inode = false;
2618
2619         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2620
2621         ret = btrfs_wait_ordered_range(BTRFS_I(inode), offset, len);
2622         if (ret)
2623                 goto out_only_mutex;
2624
2625         ino_size = round_up(inode->i_size, fs_info->sectorsize);
2626         ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2627         if (ret < 0)
2628                 goto out_only_mutex;
2629         if (ret && !len) {
2630                 /* Already in a large hole */
2631                 ret = 0;
2632                 goto out_only_mutex;
2633         }
2634
2635         ret = file_modified(file);
2636         if (ret)
2637                 goto out_only_mutex;
2638
2639         lockstart = round_up(offset, fs_info->sectorsize);
2640         lockend = round_down(offset + len, fs_info->sectorsize) - 1;
2641         same_block = (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset))
2642                 == (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1));
2643         /*
2644          * We needn't truncate any block which is beyond the end of the file
2645          * because we are sure there is no data there.
2646          */
2647         /*
2648          * Only do this if we are in the same block and we aren't doing the
2649          * entire block.
2650          */
2651         if (same_block && len < fs_info->sectorsize) {
2652                 if (offset < ino_size) {
2653                         truncated_block = true;
2654                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
2655                                                    0);
2656                 } else {
2657                         ret = 0;
2658                 }
2659                 goto out_only_mutex;
2660         }
2661
2662         /* zero back part of the first block */
2663         if (offset < ino_size) {
2664                 truncated_block = true;
2665                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
2666                 if (ret) {
2667                         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2668                         return ret;
2669                 }
2670         }
2671
2672         /* Check the aligned pages after the first unaligned page,
2673          * if offset != orig_start, which means the first unaligned page
2674          * including several following pages are already in holes,
2675          * the extra check can be skipped */
2676         if (offset == orig_start) {
2677                 /* after truncate page, check hole again */
2678                 len = offset + len - lockstart;
2679                 offset = lockstart;
2680                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2681                 if (ret < 0)
2682                         goto out_only_mutex;
2683                 if (ret && !len) {
2684                         ret = 0;
2685                         goto out_only_mutex;
2686                 }
2687                 lockstart = offset;
2688         }
2689
2690         /* Check the tail unaligned part is in a hole */
2691         tail_start = lockend + 1;
2692         tail_len = offset + len - tail_start;
2693         if (tail_len) {
2694                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &tail_start, &tail_len);
2695                 if (unlikely(ret < 0))
2696                         goto out_only_mutex;
2697                 if (!ret) {
2698                         /* zero the front end of the last page */
2699                         if (tail_start + tail_len < ino_size) {
2700                                 truncated_block = true;
2701                                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode),
2702                                                         tail_start + tail_len,
2703                                                         0, 1);
2704                                 if (ret)
2705                                         goto out_only_mutex;
2706                         }
2707                 }
2708         }
2709
2710         if (lockend < lockstart) {
2711                 ret = 0;
2712                 goto out_only_mutex;
2713         }
2714
2715         btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend, &cached_state);
2716
2717         path = btrfs_alloc_path();
2718         if (!path) {
2719                 ret = -ENOMEM;
2720                 goto out;
2721         }
2722
2723         ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path, lockstart,
2724                                          lockend, NULL, &trans);
2725         btrfs_free_path(path);
2726         if (ret)
2727                 goto out;
2728
2729         ASSERT(trans != NULL);
2730         inode_inc_iversion(inode);
2731         inode_set_mtime_to_ts(inode, inode_set_ctime_current(inode));
2732         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
2733         updated_inode = true;
2734         btrfs_end_transaction(trans);
2735         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
2736 out:
2737         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2738                       &cached_state);
2739 out_only_mutex:
2740         if (!updated_inode && truncated_block && !ret) {
2741                 /*
2742                  * If we only end up zeroing part of a page, we still need to
2743                  * update the inode item, so that all the time fields are
2744                  * updated as well as the necessary btrfs inode in memory fields
2745                  * for detecting, at fsync time, if the inode isn't yet in the
2746                  * log tree or it's there but not up to date.
2747                  */
2748                 struct timespec64 now = inode_set_ctime_current(inode);
2749
2750                 inode_inc_iversion(inode);
2751                 inode_set_mtime_to_ts(inode, now);
2752                 trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
2753                 if (IS_ERR(trans)) {
2754                         ret = PTR_ERR(trans);
2755                 } else {
2756                         int ret2;
2757
2758                         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
2759                         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
2760                         if (!ret)
2761                                 ret = ret2;
2762                 }
2763         }
2764         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2765         return ret;
2766 }
2767
2768 /* Helper structure to record which range is already reserved */
2769 struct falloc_range {
2770         struct list_head list;
2771         u64 start;
2772         u64 len;
2773 };
2774
2775 /*
2776  * Helper function to add falloc range
2777  *
2778  * Caller should have locked the larger range of extent containing
2779  * [start, len)
2780  */
2781 static int add_falloc_range(struct list_head *head, u64 start, u64 len)
2782 {
2783         struct falloc_range *range = NULL;
2784
2785         if (!list_empty(head)) {
2786                 /*
2787                  * As fallocate iterates by bytenr order, we only need to check
2788                  * the last range.
2789                  */
2790                 range = list_last_entry(head, struct falloc_range, list);
2791                 if (range->start + range->len == start) {
2792                         range->len += len;
2793                         return 0;
2794                 }
2795         }
2796
2797         range = kmalloc(sizeof(*range), GFP_KERNEL);
2798         if (!range)
2799                 return -ENOMEM;
2800         range->start = start;
2801         range->len = len;
2802         list_add_tail(&range->list, head);
2803         return 0;
2804 }
2805
2806 static int btrfs_fallocate_update_isize(struct inode *inode,
2807                                         const u64 end,
2808                                         const int mode)
2809 {
2810         struct btrfs_trans_handle *trans;
2811         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2812         int ret;
2813         int ret2;
2814
2815         if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE || end <= i_size_read(inode))
2816                 return 0;
2817
2818         trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
2819         if (IS_ERR(trans))
2820                 return PTR_ERR(trans);
2821
2822         inode_set_ctime_current(inode);
2823         i_size_write(inode, end);
2824         btrfs_inode_safe_disk_i_size_write(BTRFS_I(inode), 0);
2825         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
2826         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
2827
2828         return ret ? ret : ret2;
2829 }
2830
2831 enum {
2832         RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT,
2833         RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT,
2834         RANGE_BOUNDARY_HOLE,
2835 };
2836
2837 static int btrfs_zero_range_check_range_boundary(struct btrfs_inode *inode,
2838                                                  u64 offset)
2839 {
2840         const u64 sectorsize = inode->root->fs_info->sectorsize;
2841         struct extent_map *em;
2842         int ret;
2843
2844         offset = round_down(offset, sectorsize);
2845         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, offset, sectorsize);
2846         if (IS_ERR(em))
2847                 return PTR_ERR(em);
2848
2849         if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_HOLE)
2850                 ret = RANGE_BOUNDARY_HOLE;
2851         else if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)
2852                 ret = RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT;
2853         else
2854                 ret = RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT;
2855
2856         free_extent_map(em);
2857         return ret;
2858 }
2859
2860 static int btrfs_zero_range(struct inode *inode,
2861                             loff_t offset,
2862                             loff_t len,
2863                             const int mode)
2864 {
2865         struct btrfs_fs_info *fs_info = BTRFS_I(inode)->root->fs_info;
2866         struct extent_map *em;
2867         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2868         int ret;
2869         u64 alloc_hint = 0;
2870         const u64 sectorsize = fs_info->sectorsize;
2871         u64 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
2872         u64 alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
2873         u64 bytes_to_reserve = 0;
2874         bool space_reserved = false;
2875
2876         em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, alloc_start,
2877                               alloc_end - alloc_start);
2878         if (IS_ERR(em)) {
2879                 ret = PTR_ERR(em);
2880                 goto out;
2881         }
2882
2883         /*
2884          * Avoid hole punching and extent allocation for some cases. More cases
2885          * could be considered, but these are unlikely common and we keep things
2886          * as simple as possible for now. Also, intentionally, if the target
2887          * range contains one or more prealloc extents together with regular
2888          * extents and holes, we drop all the existing extents and allocate a
2889          * new prealloc extent, so that we get a larger contiguous disk extent.
2890          */
2891         if (em->start <= alloc_start && (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)) {
2892                 const u64 em_end = em->start + em->len;
2893
2894                 if (em_end >= offset + len) {
2895                         /*
2896                          * The whole range is already a prealloc extent,
2897                          * do nothing except updating the inode's i_size if
2898                          * needed.
2899                          */
2900                         free_extent_map(em);
2901                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
2902                                                            mode);
2903                         goto out;
2904                 }
2905                 /*
2906                  * Part of the range is already a prealloc extent, so operate
2907                  * only on the remaining part of the range.
2908                  */
2909                 alloc_start = em_end;
2910                 ASSERT(IS_ALIGNED(alloc_start, sectorsize));
2911                 len = offset + len - alloc_start;
2912                 offset = alloc_start;
2913                 alloc_hint = extent_map_block_start(em) + em->len;
2914         }
2915         free_extent_map(em);
2916
2917         if (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset) ==
2918             BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1)) {
2919                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, alloc_start, sectorsize);
2920                 if (IS_ERR(em)) {
2921                         ret = PTR_ERR(em);
2922                         goto out;
2923                 }
2924
2925                 if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC) {
2926                         free_extent_map(em);
2927                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
2928                                                            mode);
2929                         goto out;
2930                 }
2931                 if (len < sectorsize && em->disk_bytenr != EXTENT_MAP_HOLE) {
2932                         free_extent_map(em);
2933                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
2934                                                    0);
2935                         if (!ret)
2936                                 ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode,
2937                                                                    offset + len,
2938                                                                    mode);
2939                         return ret;
2940                 }
2941                 free_extent_map(em);
2942                 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
2943                 alloc_end = alloc_start + sectorsize;
2944                 goto reserve_space;
2945         }
2946
2947         alloc_start = round_up(offset, sectorsize);
2948         alloc_end = round_down(offset + len, sectorsize);
2949
2950         /*
2951          * For unaligned ranges, check the pages at the boundaries, they might
2952          * map to an extent, in which case we need to partially zero them, or
2953          * they might map to a hole, in which case we need our allocation range
2954          * to cover them.
2955          */
2956         if (!IS_ALIGNED(offset, sectorsize)) {
2957                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
2958                                                             offset);
2959                 if (ret < 0)
2960                         goto out;
2961                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
2962                         alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
2963                         ret = 0;
2964                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
2965                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
2966                         if (ret)
2967                                 goto out;
2968                 } else {
2969                         ret = 0;
2970                 }
2971         }
2972
2973         if (!IS_ALIGNED(offset + len, sectorsize)) {
2974                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
2975                                                             offset + len);
2976                 if (ret < 0)
2977                         goto out;
2978                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
2979                         alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
2980                         ret = 0;
2981                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
2982                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len,
2983                                                    0, 1);
2984                         if (ret)
2985                                 goto out;
2986                 } else {
2987                         ret = 0;
2988                 }
2989         }
2990
2991 reserve_space:
2992         if (alloc_start < alloc_end) {
2993                 struct extent_state *cached_state = NULL;
2994                 const u64 lockstart = alloc_start;
2995                 const u64 lockend = alloc_end - 1;
2996
2997                 bytes_to_reserve = alloc_end - alloc_start;
2998                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
2999                                                       bytes_to_reserve);
3000                 if (ret < 0)
3001                         goto out;
3002                 space_reserved = true;
3003                 btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend,
3004                                             &cached_state);
3005                 ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
3006                                                 alloc_start, bytes_to_reserve);
3007                 if (ret) {
3008                         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
3009                                       lockend, &cached_state);
3010                         goto out;
3011                 }
3012                 ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode, alloc_start,
3013                                                 alloc_end - alloc_start,
3014                                                 fs_info->sectorsize,
3015                                                 offset + len, &alloc_hint);
3016                 unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
3017                               &cached_state);
3018                 /* btrfs_prealloc_file_range releases reserved space on error */
3019                 if (ret) {
3020                         space_reserved = false;
3021                         goto out;
3022                 }
3023         }
3024         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len, mode);
3025  out:
3026         if (ret && space_reserved)
3027                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3028                                                alloc_start, bytes_to_reserve);
3029         extent_changeset_free(data_reserved);
3030
3031         return ret;
3032 }
3033
3034 static long btrfs_fallocate(struct file *file, int mode,
3035                             loff_t offset, loff_t len)
3036 {
3037         struct inode *inode = file_inode(file);
3038         struct extent_state *cached_state = NULL;
3039         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3040         struct falloc_range *range;
3041         struct falloc_range *tmp;
3042         LIST_HEAD(reserve_list);
3043         u64 cur_offset;
3044         u64 last_byte;
3045         u64 alloc_start;
3046         u64 alloc_end;
3047         u64 alloc_hint = 0;
3048         u64 locked_end;
3049         u64 actual_end = 0;
3050         u64 data_space_needed = 0;
3051         u64 data_space_reserved = 0;
3052         u64 qgroup_reserved = 0;
3053         struct extent_map *em;
3054         int blocksize = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->sectorsize;
3055         int ret;
3056
3057         /* Do not allow fallocate in ZONED mode */
3058         if (btrfs_is_zoned(inode_to_fs_info(inode)))
3059                 return -EOPNOTSUPP;
3060
3061         alloc_start = round_down(offset, blocksize);
3062         alloc_end = round_up(offset + len, blocksize);
3063         cur_offset = alloc_start;
3064
3065         /* Make sure we aren't being give some crap mode */
3066         if (mode & ~(FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
3067                      FALLOC_FL_ZERO_RANGE))
3068                 return -EOPNOTSUPP;
3069
3070         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE)
3071                 return btrfs_punch_hole(file, offset, len);
3072
3073         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
3074
3075         if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) && offset + len > inode->i_size) {
3076                 ret = inode_newsize_ok(inode, offset + len);
3077                 if (ret)
3078                         goto out;
3079         }
3080
3081         ret = file_modified(file);
3082         if (ret)
3083                 goto out;
3084
3085         /*
3086          * TODO: Move these two operations after we have checked
3087          * accurate reserved space, or fallocate can still fail but
3088          * with page truncated or size expanded.
3089          *
3090          * But that's a minor problem and won't do much harm BTW.
3091          */
3092         if (alloc_start > inode->i_size) {
3093                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), i_size_read(inode),
3094                                         alloc_start);
3095                 if (ret)
3096                         goto out;
3097         } else if (offset + len > inode->i_size) {
3098                 /*
3099                  * If we are fallocating from the end of the file onward we
3100                  * need to zero out the end of the block if i_size lands in the
3101                  * middle of a block.
3102                  */
3103                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), inode->i_size, 0, 0);
3104                 if (ret)
3105                         goto out;
3106         }
3107
3108         /*
3109          * We have locked the inode at the VFS level (in exclusive mode) and we
3110          * have locked the i_mmap_lock lock (in exclusive mode). Now before
3111          * locking the file range, flush all dealloc in the range and wait for
3112          * all ordered extents in the range to complete. After this we can lock
3113          * the file range and, due to the previous locking we did, we know there
3114          * can't be more delalloc or ordered extents in the range.
3115          */
3116         ret = btrfs_wait_ordered_range(BTRFS_I(inode), alloc_start,
3117                                        alloc_end - alloc_start);
3118         if (ret)
3119                 goto out;
3120
3121         if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
3122                 ret = btrfs_zero_range(inode, offset, len, mode);
3123                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
3124                 return ret;
3125         }
3126
3127         locked_end = alloc_end - 1;
3128         lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3129                     &cached_state);
3130
3131         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), alloc_start, locked_end);
3132
3133         /* First, check if we exceed the qgroup limit */
3134         while (cur_offset < alloc_end) {
3135                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, cur_offset,
3136                                       alloc_end - cur_offset);
3137                 if (IS_ERR(em)) {
3138                         ret = PTR_ERR(em);
3139                         break;
3140                 }
3141                 last_byte = min(extent_map_end(em), alloc_end);
3142                 actual_end = min_t(u64, extent_map_end(em), offset + len);
3143                 last_byte = ALIGN(last_byte, blocksize);
3144                 if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_HOLE ||
3145                     (cur_offset >= inode->i_size &&
3146                      !(em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC))) {
3147                         const u64 range_len = last_byte - cur_offset;
3148
3149                         ret = add_falloc_range(&reserve_list, cur_offset, range_len);
3150                         if (ret < 0) {
3151                                 free_extent_map(em);
3152                                 break;
3153                         }
3154                         ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode),
3155                                         &data_reserved, cur_offset, range_len);
3156                         if (ret < 0) {
3157                                 free_extent_map(em);
3158                                 break;
3159                         }
3160                         qgroup_reserved += range_len;
3161                         data_space_needed += range_len;
3162                 }
3163                 free_extent_map(em);
3164                 cur_offset = last_byte;
3165         }
3166
3167         if (!ret && data_space_needed > 0) {
3168                 /*
3169                  * We are safe to reserve space here as we can't have delalloc
3170                  * in the range, see above.
3171                  */
3172                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3173                                                       data_space_needed);
3174                 if (!ret)
3175                         data_space_reserved = data_space_needed;
3176         }
3177
3178         /*
3179          * If ret is still 0, means we're OK to fallocate.
3180          * Or just cleanup the list and exit.
3181          */
3182         list_for_each_entry_safe(range, tmp, &reserve_list, list) {
3183                 if (!ret) {
3184                         ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode,
3185                                         range->start,
3186                                         range->len, blocksize,
3187                                         offset + len, &alloc_hint);
3188                         /*
3189                          * btrfs_prealloc_file_range() releases space even
3190                          * if it returns an error.
3191                          */
3192                         data_space_reserved -= range->len;
3193                         qgroup_reserved -= range->len;
3194                 } else if (data_space_reserved > 0) {
3195                         btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
3196                                                data_reserved, range->start,
3197                                                range->len);
3198                         data_space_reserved -= range->len;
3199                         qgroup_reserved -= range->len;
3200                 } else if (qgroup_reserved > 0) {
3201                         btrfs_qgroup_free_data(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3202                                                range->start, range->len, NULL);
3203                         qgroup_reserved -= range->len;
3204                 }
3205                 list_del(&range->list);
3206                 kfree(range);
3207         }
3208         if (ret < 0)
3209                 goto out_unlock;
3210
3211         /*
3212          * We didn't need to allocate any more space, but we still extended the
3213          * size of the file so we need to update i_size and the inode item.
3214          */
3215         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, actual_end, mode);
3216 out_unlock:
3217         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3218                       &cached_state);
3219 out:
3220         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
3221         extent_changeset_free(data_reserved);
3222         return ret;
3223 }
3224
3225 /*
3226  * Helper for btrfs_find_delalloc_in_range(). Find a subrange in a given range
3227  * that has unflushed and/or flushing delalloc. There might be other adjacent
3228  * subranges after the one it found, so btrfs_find_delalloc_in_range() keeps
3229  * looping while it gets adjacent subranges, and merging them together.
3230  */
3231 static bool find_delalloc_subrange(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
3232                                    struct extent_state **cached_state,
3233                                    bool *search_io_tree,
3234                                    u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
3235 {
3236         u64 len = end + 1 - start;
3237         u64 delalloc_len = 0;
3238         struct btrfs_ordered_extent *oe;
3239         u64 oe_start;
3240         u64 oe_end;
3241
3242         /*
3243          * Search the io tree first for EXTENT_DELALLOC. If we find any, it
3244          * means we have delalloc (dirty pages) for which writeback has not
3245          * started yet.
3246          */
3247         if (*search_io_tree) {
3248                 spin_lock(&inode->lock);
3249                 if (inode->delalloc_bytes > 0) {
3250                         spin_unlock(&inode->lock);
3251                         *delalloc_start_ret = start;
3252                         delalloc_len = count_range_bits(&inode->io_tree,
3253                                                         delalloc_start_ret, end,
3254                                                         len, EXTENT_DELALLOC, 1,
3255                                                         cached_state);
3256                 } else {
3257                         spin_unlock(&inode->lock);
3258                 }
3259         }
3260
3261         if (delalloc_len > 0) {
3262                 /*
3263                  * If delalloc was found then *delalloc_start_ret has a sector size
3264                  * aligned value (rounded down).
3265                  */
3266                 *delalloc_end_ret = *delalloc_start_ret + delalloc_len - 1;
3267
3268                 if (*delalloc_start_ret == start) {
3269                         /* Delalloc for the whole range, nothing more to do. */
3270                         if (*delalloc_end_ret == end)
3271                                 return true;
3272                         /* Else trim our search range for ordered extents. */
3273                         start = *delalloc_end_ret + 1;
3274                         len = end + 1 - start;
3275                 }
3276         } else {
3277                 /* No delalloc, future calls don't need to search again. */
3278                 *search_io_tree = false;
3279         }
3280
3281         /*
3282          * Now also check if there's any ordered extent in the range.
3283          * We do this because:
3284          *
3285          * 1) When delalloc is flushed, the file range is locked, we clear the
3286          *    EXTENT_DELALLOC bit from the io tree and create an extent map and
3287          *    an ordered extent for the write. So we might just have been called
3288          *    after delalloc is flushed and before the ordered extent completes
3289          *    and inserts the new file extent item in the subvolume's btree;
3290          *
3291          * 2) We may have an ordered extent created by flushing delalloc for a
3292          *    subrange that starts before the subrange we found marked with
3293          *    EXTENT_DELALLOC in the io tree.
3294          *
3295          * We could also use the extent map tree to find such delalloc that is
3296          * being flushed, but using the ordered extents tree is more efficient
3297          * because it's usually much smaller as ordered extents are removed from
3298          * the tree once they complete. With the extent maps, we mau have them
3299          * in the extent map tree for a very long time, and they were either
3300          * created by previous writes or loaded by read operations.
3301          */
3302         oe = btrfs_lookup_first_ordered_range(inode, start, len);
3303         if (!oe)
3304                 return (delalloc_len > 0);
3305
3306         /* The ordered extent may span beyond our search range. */
3307         oe_start = max(oe->file_offset, start);
3308         oe_end = min(oe->file_offset + oe->num_bytes - 1, end);
3309
3310         btrfs_put_ordered_extent(oe);
3311
3312         /* Don't have unflushed delalloc, return the ordered extent range. */
3313         if (delalloc_len == 0) {
3314                 *delalloc_start_ret = oe_start;
3315                 *delalloc_end_ret = oe_end;
3316                 return true;
3317         }
3318
3319         /*
3320          * We have both unflushed delalloc (io_tree) and an ordered extent.
3321          * If the ranges are adjacent returned a combined range, otherwise
3322          * return the leftmost range.
3323          */
3324         if (oe_start < *delalloc_start_ret) {
3325                 if (oe_end < *delalloc_start_ret)
3326                         *delalloc_end_ret = oe_end;
3327                 *delalloc_start_ret = oe_start;
3328         } else if (*delalloc_end_ret + 1 == oe_start) {
3329                 *delalloc_end_ret = oe_end;
3330         }
3331
3332         return true;
3333 }
3334
3335 /*
3336  * Check if there's delalloc in a given range.
3337  *
3338  * @inode:               The inode.
3339  * @start:               The start offset of the range. It does not need to be
3340  *                       sector size aligned.
3341  * @end:                 The end offset (inclusive value) of the search range.
3342  *                       It does not need to be sector size aligned.
3343  * @cached_state:        Extent state record used for speeding up delalloc
3344  *                       searches in the inode's io_tree. Can be NULL.
3345  * @delalloc_start_ret:  Output argument, set to the start offset of the
3346  *                       subrange found with delalloc (may not be sector size
3347  *                       aligned).
3348  * @delalloc_end_ret:    Output argument, set to he end offset (inclusive value)
3349  *                       of the subrange found with delalloc.
3350  *
3351  * Returns true if a subrange with delalloc is found within the given range, and
3352  * if so it sets @delalloc_start_ret and @delalloc_end_ret with the start and
3353  * end offsets of the subrange.
3354  */
3355 bool btrfs_find_delalloc_in_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
3356                                   struct extent_state **cached_state,
3357                                   u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
3358 {
3359         u64 cur_offset = round_down(start, inode->root->fs_info->sectorsize);
3360         u64 prev_delalloc_end = 0;
3361         bool search_io_tree = true;
3362         bool ret = false;
3363
3364         while (cur_offset <= end) {
3365                 u64 delalloc_start;
3366                 u64 delalloc_end;
3367                 bool delalloc;
3368
3369                 delalloc = find_delalloc_subrange(inode, cur_offset, end,
3370                                                   cached_state, &search_io_tree,
3371                                                   &delalloc_start,
3372                                                   &delalloc_end);
3373                 if (!delalloc)
3374                         break;
3375
3376                 if (prev_delalloc_end == 0) {
3377                         /* First subrange found. */
3378                         *delalloc_start_ret = max(delalloc_start, start);
3379                         *delalloc_end_ret = delalloc_end;
3380                         ret = true;
3381                 } else if (delalloc_start == prev_delalloc_end + 1) {
3382                         /* Subrange adjacent to the previous one, merge them. */
3383                         *delalloc_end_ret = delalloc_end;
3384                 } else {
3385                         /* Subrange not adjacent to the previous one, exit. */
3386                         break;
3387                 }
3388
3389                 prev_delalloc_end = delalloc_end;
3390                 cur_offset = delalloc_end + 1;
3391                 cond_resched();
3392         }
3393
3394         return ret;
3395 }
3396
3397 /*
3398  * Check if there's a hole or delalloc range in a range representing a hole (or
3399  * prealloc extent) found in the inode's subvolume btree.
3400  *
3401  * @inode:      The inode.
3402  * @whence:     Seek mode (SEEK_DATA or SEEK_HOLE).
3403  * @start:      Start offset of the hole region. It does not need to be sector
3404  *              size aligned.
3405  * @end:        End offset (inclusive value) of the hole region. It does not
3406  *              need to be sector size aligned.
3407  * @start_ret:  Return parameter, used to set the start of the subrange in the
3408  *              hole that matches the search criteria (seek mode), if such
3409  *              subrange is found (return value of the function is true).
3410  *              The value returned here may not be sector size aligned.
3411  *
3412  * Returns true if a subrange matching the given seek mode is found, and if one
3413  * is found, it updates @start_ret with the start of the subrange.
3414  */
3415 static bool find_desired_extent_in_hole(struct btrfs_inode *inode, int whence,
3416                                         struct extent_state **cached_state,
3417                                         u64 start, u64 end, u64 *start_ret)
3418 {
3419         u64 delalloc_start;
3420         u64 delalloc_end;
3421         bool delalloc;
3422
3423         delalloc = btrfs_find_delalloc_in_range(inode, start, end, cached_state,
3424                                                 &delalloc_start, &delalloc_end);
3425         if (delalloc && whence == SEEK_DATA) {
3426                 *start_ret = delalloc_start;
3427                 return true;
3428         }
3429
3430         if (delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
3431                 /*
3432                  * We found delalloc but it starts after out start offset. So we
3433                  * have a hole between our start offset and the delalloc start.
3434                  */
3435                 if (start < delalloc_start) {
3436                         *start_ret = start;
3437                         return true;
3438                 }
3439                 /*
3440                  * Delalloc range starts at our start offset.
3441                  * If the delalloc range's length is smaller than our range,
3442                  * then it means we have a hole that starts where the delalloc
3443                  * subrange ends.
3444                  */
3445                 if (delalloc_end < end) {
3446                         *start_ret = delalloc_end + 1;
3447                         return true;
3448                 }
3449
3450                 /* There's delalloc for the whole range. */
3451                 return false;
3452         }
3453
3454         if (!delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
3455                 *start_ret = start;
3456                 return true;
3457         }
3458
3459         /*
3460          * No delalloc in the range and we are seeking for data. The caller has
3461          * to iterate to the next extent item in the subvolume btree.
3462          */
3463         return false;
3464 }
3465
3466 static loff_t find_desired_extent(struct file *file, loff_t offset, int whence)
3467 {
3468         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file->f_mapping->host);
3469         struct btrfs_file_private *private = file->private_data;
3470         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
3471         struct extent_state *cached_state = NULL;
3472         struct extent_state **delalloc_cached_state;
3473         const loff_t i_size = i_size_read(&inode->vfs_inode);
3474         const u64 ino = btrfs_ino(inode);
3475         struct btrfs_root *root = inode->root;
3476         struct btrfs_path *path;
3477         struct btrfs_key key;
3478         u64 last_extent_end;
3479         u64 lockstart;
3480         u64 lockend;
3481         u64 start;
3482         int ret;
3483         bool found = false;
3484
3485         if (i_size == 0 || offset >= i_size)
3486                 return -ENXIO;
3487
3488         /*
3489          * Quick path. If the inode has no prealloc extents and its number of
3490          * bytes used matches its i_size, then it can not have holes.
3491          */
3492         if (whence == SEEK_HOLE &&
3493             !(inode->flags & BTRFS_INODE_PREALLOC) &&
3494             inode_get_bytes(&inode->vfs_inode) == i_size)
3495                 return i_size;
3496
3497         if (!private) {
3498                 private = kzalloc(sizeof(*private), GFP_KERNEL);
3499                 /*
3500                  * No worries if memory allocation failed.
3501                  * The private structure is used only for speeding up multiple
3502                  * lseek SEEK_HOLE/DATA calls to a file when there's delalloc,
3503                  * so everything will still be correct.
3504                  */
3505                 file->private_data = private;
3506         }
3507
3508         if (private)
3509                 delalloc_cached_state = &private->llseek_cached_state;
3510         else
3511                 delalloc_cached_state = NULL;
3512
3513         /*
3514          * offset can be negative, in this case we start finding DATA/HOLE from
3515          * the very start of the file.
3516          */
3517         start = max_t(loff_t, 0, offset);
3518
3519         lockstart = round_down(start, fs_info->sectorsize);
3520         lockend = round_up(i_size, fs_info->sectorsize);
3521         if (lockend <= lockstart)
3522                 lockend = lockstart + fs_info->sectorsize;
3523         lockend--;
3524
3525         path = btrfs_alloc_path();
3526         if (!path)
3527                 return -ENOMEM;
3528         path->reada = READA_FORWARD;
3529
3530         key.objectid = ino;
3531         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
3532         key.offset = start;
3533
3534         last_extent_end = lockstart;
3535
3536         lock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3537
3538         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
3539         if (ret < 0) {
3540                 goto out;
3541         } else if (ret > 0 && path->slots[0] > 0) {
3542                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key, path->slots[0] - 1);
3543                 if (key.objectid == ino && key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3544                         path->slots[0]--;
3545         }
3546
3547         while (start < i_size) {
3548                 struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
3549                 struct btrfs_file_extent_item *extent;
3550                 u64 extent_end;
3551                 u8 type;
3552
3553                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
3554                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
3555                         if (ret < 0)
3556                                 goto out;
3557                         else if (ret > 0)
3558                                 break;
3559
3560                         leaf = path->nodes[0];
3561                 }
3562
3563                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
3564                 if (key.objectid != ino || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3565                         break;
3566
3567                 extent_end = btrfs_file_extent_end(path);
3568
3569                 /*
3570                  * In the first iteration we may have a slot that points to an
3571                  * extent that ends before our start offset, so skip it.
3572                  */
3573                 if (extent_end <= start) {
3574                         path->slots[0]++;
3575                         continue;
3576                 }
3577
3578                 /* We have an implicit hole, NO_HOLES feature is likely set. */
3579                 if (last_extent_end < key.offset) {
3580                         u64 search_start = last_extent_end;
3581                         u64 found_start;
3582
3583                         /*
3584                          * First iteration, @start matches @offset and it's
3585                          * within the hole.
3586                          */
3587                         if (start == offset)
3588                                 search_start = offset;
3589
3590                         found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3591                                                             delalloc_cached_state,
3592                                                             search_start,
3593                                                             key.offset - 1,
3594                                                             &found_start);
3595                         if (found) {
3596                                 start = found_start;
3597                                 break;
3598                         }
3599                         /*
3600                          * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
3601                          * implicit hole range, so need to analyze the extent.
3602                          */
3603                 }
3604
3605                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
3606                                         struct btrfs_file_extent_item);
3607                 type = btrfs_file_extent_type(leaf, extent);
3608
3609                 /*
3610                  * Can't access the extent's disk_bytenr field if this is an
3611                  * inline extent, since at that offset, it's where the extent
3612                  * data starts.
3613                  */
3614                 if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC ||
3615                     (type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG &&
3616                      btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, extent) == 0)) {
3617                         /*
3618                          * Explicit hole or prealloc extent, search for delalloc.
3619                          * A prealloc extent is treated like a hole.
3620                          */
3621                         u64 search_start = key.offset;
3622                         u64 found_start;
3623
3624                         /*
3625                          * First iteration, @start matches @offset and it's
3626                          * within the hole.
3627                          */
3628                         if (start == offset)
3629                                 search_start = offset;
3630
3631                         found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3632                                                             delalloc_cached_state,
3633                                                             search_start,
3634                                                             extent_end - 1,
3635                                                             &found_start);
3636                         if (found) {
3637                                 start = found_start;
3638                                 break;
3639                         }
3640                         /*
3641                          * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
3642                          * implicit hole range, so need to analyze the next
3643                          * extent item.
3644                          */
3645                 } else {
3646                         /*
3647                          * Found a regular or inline extent.
3648                          * If we are seeking for data, adjust the start offset
3649                          * and stop, we're done.
3650                          */
3651                         if (whence == SEEK_DATA) {
3652                                 start = max_t(u64, key.offset, offset);
3653                                 found = true;
3654                                 break;
3655                         }
3656                         /*
3657                          * Else, we are seeking for a hole, check the next file
3658                          * extent item.
3659                          */
3660                 }
3661
3662                 start = extent_end;
3663                 last_extent_end = extent_end;
3664                 path->slots[0]++;
3665                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3666                         ret = -EINTR;
3667                         goto out;
3668                 }
3669                 cond_resched();
3670         }
3671
3672         /* We have an implicit hole from the last extent found up to i_size. */
3673         if (!found && start < i_size) {
3674                 found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3675                                                     delalloc_cached_state, start,
3676                                                     i_size - 1, &start);
3677                 if (!found)
3678                         start = i_size;
3679         }
3680
3681 out:
3682         unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3683         btrfs_free_path(path);
3684
3685         if (ret < 0)
3686                 return ret;
3687
3688         if (whence == SEEK_DATA && start >= i_size)
3689                 return -ENXIO;
3690
3691         return min_t(loff_t, start, i_size);
3692 }
3693
3694 static loff_t btrfs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
3695 {
3696         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3697
3698         switch (whence) {
3699         default:
3700                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
3701         case SEEK_DATA:
3702         case SEEK_HOLE:
3703                 btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
3704                 offset = find_desired_extent(file, offset, whence);
3705                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
3706                 break;
3707         }
3708
3709         if (offset < 0)
3710                 return offset;
3711
3712         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
3713 }
3714
3715 static int btrfs_file_open(struct inode *inode, struct file *filp)
3716 {
3717         int ret;
3718
3719         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_CAN_ODIRECT;
3720
3721         ret = fsverity_file_open(inode, filp);
3722         if (ret)
3723                 return ret;
3724         return generic_file_open(inode, filp);
3725 }
3726
3727 static ssize_t btrfs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
3728 {
3729         ssize_t ret = 0;
3730
3731         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3732                 ret = btrfs_direct_read(iocb, to);
3733                 if (ret < 0 || !iov_iter_count(to) ||
3734                     iocb->ki_pos >= i_size_read(file_inode(iocb->ki_filp)))
3735                         return ret;
3736         }
3737
3738         return filemap_read(iocb, to, ret);
3739 }
3740
3741 const struct file_operations btrfs_file_operations = {
3742         .llseek         = btrfs_file_llseek,
3743         .read_iter      = btrfs_file_read_iter,
3744         .splice_read    = filemap_splice_read,
3745         .write_iter     = btrfs_file_write_iter,
3746         .splice_write   = iter_file_splice_write,
3747         .mmap           = btrfs_file_mmap,
3748         .open           = btrfs_file_open,
3749         .release        = btrfs_release_file,
3750         .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
3751         .fsync          = btrfs_sync_file,
3752         .fallocate      = btrfs_fallocate,
3753         .unlocked_ioctl = btrfs_ioctl,
3754 #ifdef CONFIG_COMPAT
3755         .compat_ioctl   = btrfs_compat_ioctl,
3756 #endif
3757         .remap_file_range = btrfs_remap_file_range,
3758         .fop_flags      = FOP_BUFFER_RASYNC | FOP_BUFFER_WASYNC,
3759 };
3760
3761 int btrfs_fdatawrite_range(struct btrfs_inode *inode, loff_t start, loff_t end)
3762 {
3763         struct address_space *mapping = inode->vfs_inode.i_mapping;
3764         int ret;
3765
3766         /*
3767          * So with compression we will find and lock a dirty page and clear the
3768          * first one as dirty, setup an async extent, and immediately return
3769          * with the entire range locked but with nobody actually marked with
3770          * writeback.  So we can't just filemap_write_and_wait_range() and
3771          * expect it to work since it will just kick off a thread to do the
3772          * actual work.  So we need to call filemap_fdatawrite_range _again_
3773          * since it will wait on the page lock, which won't be unlocked until
3774          * after the pages have been marked as writeback and so we're good to go
3775          * from there.  We have to do this otherwise we'll miss the ordered
3776          * extents and that results in badness.  Please Josef, do not think you
3777          * know better and pull this out at some point in the future, it is
3778          * right and you are wrong.
3779          */
3780         ret = filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end);
3781         if (!ret && test_bit(BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT, &inode->runtime_flags))
3782                 ret = filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end);
3783
3784         return ret;
3785 }
This page took 0.25009 seconds and 4 git commands to generate.