]> Git Repo - linux.git/blob - fs/btrfs/file.c
net: airoha: Introduce ethernet support for EN7581 SoC
[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 <linux/iomap.h>
21 #include "ctree.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, NULL, 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 static int btrfs_write_check(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1144                              size_t count)
1145 {
1146         struct file *file = iocb->ki_filp;
1147         struct inode *inode = file_inode(file);
1148         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1149         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1150         int ret;
1151         loff_t oldsize;
1152         loff_t start_pos;
1153
1154         /*
1155          * Quickly bail out on NOWAIT writes if we don't have the nodatacow or
1156          * prealloc flags, as without those flags we always have to COW. We will
1157          * later check if we can really COW into the target range (using
1158          * can_nocow_extent() at btrfs_get_blocks_direct_write()).
1159          */
1160         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) &&
1161             !(BTRFS_I(inode)->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1162                 return -EAGAIN;
1163
1164         ret = file_remove_privs(file);
1165         if (ret)
1166                 return ret;
1167
1168         /*
1169          * We reserve space for updating the inode when we reserve space for the
1170          * extent we are going to write, so we will enospc out there.  We don't
1171          * need to start yet another transaction to update the inode as we will
1172          * update the inode when we finish writing whatever data we write.
1173          */
1174         update_time_for_write(inode);
1175
1176         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1177         oldsize = i_size_read(inode);
1178         if (start_pos > oldsize) {
1179                 /* Expand hole size to cover write data, preventing empty gap */
1180                 loff_t end_pos = round_up(pos + count, fs_info->sectorsize);
1181
1182                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), oldsize, end_pos);
1183                 if (ret)
1184                         return ret;
1185         }
1186
1187         return 0;
1188 }
1189
1190 static noinline ssize_t btrfs_buffered_write(struct kiocb *iocb,
1191                                                struct iov_iter *i)
1192 {
1193         struct file *file = iocb->ki_filp;
1194         loff_t pos;
1195         struct inode *inode = file_inode(file);
1196         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1197         struct page **pages = NULL;
1198         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
1199         u64 release_bytes = 0;
1200         u64 lockstart;
1201         u64 lockend;
1202         size_t num_written = 0;
1203         int nrptrs;
1204         ssize_t ret;
1205         bool only_release_metadata = false;
1206         bool force_page_uptodate = false;
1207         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
1208         unsigned int ilock_flags = 0;
1209         const bool nowait = (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT);
1210         unsigned int bdp_flags = (nowait ? BDP_ASYNC : 0);
1211
1212         if (nowait)
1213                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1214
1215         ret = btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1216         if (ret < 0)
1217                 return ret;
1218
1219         ret = generic_write_checks(iocb, i);
1220         if (ret <= 0)
1221                 goto out;
1222
1223         ret = btrfs_write_check(iocb, i, ret);
1224         if (ret < 0)
1225                 goto out;
1226
1227         pos = iocb->ki_pos;
1228         nrptrs = min(DIV_ROUND_UP(iov_iter_count(i), PAGE_SIZE),
1229                         PAGE_SIZE / (sizeof(struct page *)));
1230         nrptrs = min(nrptrs, current->nr_dirtied_pause - current->nr_dirtied);
1231         nrptrs = max(nrptrs, 8);
1232         pages = kmalloc_array(nrptrs, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
1233         if (!pages) {
1234                 ret = -ENOMEM;
1235                 goto out;
1236         }
1237
1238         while (iov_iter_count(i) > 0) {
1239                 struct extent_state *cached_state = NULL;
1240                 size_t offset = offset_in_page(pos);
1241                 size_t sector_offset;
1242                 size_t write_bytes = min(iov_iter_count(i),
1243                                          nrptrs * (size_t)PAGE_SIZE -
1244                                          offset);
1245                 size_t num_pages;
1246                 size_t reserve_bytes;
1247                 size_t dirty_pages;
1248                 size_t copied;
1249                 size_t dirty_sectors;
1250                 size_t num_sectors;
1251                 int extents_locked;
1252
1253                 /*
1254                  * Fault pages before locking them in prepare_pages
1255                  * to avoid recursive lock
1256                  */
1257                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, write_bytes))) {
1258                         ret = -EFAULT;
1259                         break;
1260                 }
1261
1262                 only_release_metadata = false;
1263                 sector_offset = pos & (fs_info->sectorsize - 1);
1264
1265                 extent_changeset_release(data_reserved);
1266                 ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode),
1267                                                   &data_reserved, pos,
1268                                                   write_bytes, nowait);
1269                 if (ret < 0) {
1270                         int can_nocow;
1271
1272                         if (nowait && (ret == -ENOSPC || ret == -EAGAIN)) {
1273                                 ret = -EAGAIN;
1274                                 break;
1275                         }
1276
1277                         /*
1278                          * If we don't have to COW at the offset, reserve
1279                          * metadata only. write_bytes may get smaller than
1280                          * requested here.
1281                          */
1282                         can_nocow = btrfs_check_nocow_lock(BTRFS_I(inode), pos,
1283                                                            &write_bytes, nowait);
1284                         if (can_nocow < 0)
1285                                 ret = can_nocow;
1286                         if (can_nocow > 0)
1287                                 ret = 0;
1288                         if (ret)
1289                                 break;
1290                         only_release_metadata = true;
1291                 }
1292
1293                 num_pages = DIV_ROUND_UP(write_bytes + offset, PAGE_SIZE);
1294                 WARN_ON(num_pages > nrptrs);
1295                 reserve_bytes = round_up(write_bytes + sector_offset,
1296                                          fs_info->sectorsize);
1297                 WARN_ON(reserve_bytes == 0);
1298                 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(BTRFS_I(inode),
1299                                                       reserve_bytes,
1300                                                       reserve_bytes, nowait);
1301                 if (ret) {
1302                         if (!only_release_metadata)
1303                                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
1304                                                 data_reserved, pos,
1305                                                 write_bytes);
1306                         else
1307                                 btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1308
1309                         if (nowait && ret == -ENOSPC)
1310                                 ret = -EAGAIN;
1311                         break;
1312                 }
1313
1314                 release_bytes = reserve_bytes;
1315 again:
1316                 ret = balance_dirty_pages_ratelimited_flags(inode->i_mapping, bdp_flags);
1317                 if (ret) {
1318                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), reserve_bytes);
1319                         break;
1320                 }
1321
1322                 /*
1323                  * This is going to setup the pages array with the number of
1324                  * pages we want, so we don't really need to worry about the
1325                  * contents of pages from loop to loop
1326                  */
1327                 ret = prepare_pages(inode, pages, num_pages,
1328                                     pos, write_bytes, force_page_uptodate, false);
1329                 if (ret) {
1330                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1331                                                        reserve_bytes);
1332                         break;
1333                 }
1334
1335                 extents_locked = lock_and_cleanup_extent_if_need(
1336                                 BTRFS_I(inode), pages,
1337                                 num_pages, pos, write_bytes, &lockstart,
1338                                 &lockend, nowait, &cached_state);
1339                 if (extents_locked < 0) {
1340                         if (!nowait && extents_locked == -EAGAIN)
1341                                 goto again;
1342
1343                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1344                                                        reserve_bytes);
1345                         ret = extents_locked;
1346                         break;
1347                 }
1348
1349                 copied = btrfs_copy_from_user(pos, write_bytes, pages, i);
1350
1351                 num_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, reserve_bytes);
1352                 dirty_sectors = round_up(copied + sector_offset,
1353                                         fs_info->sectorsize);
1354                 dirty_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, dirty_sectors);
1355
1356                 /*
1357                  * if we have trouble faulting in the pages, fall
1358                  * back to one page at a time
1359                  */
1360                 if (copied < write_bytes)
1361                         nrptrs = 1;
1362
1363                 if (copied == 0) {
1364                         force_page_uptodate = true;
1365                         dirty_sectors = 0;
1366                         dirty_pages = 0;
1367                 } else {
1368                         force_page_uptodate = false;
1369                         dirty_pages = DIV_ROUND_UP(copied + offset,
1370                                                    PAGE_SIZE);
1371                 }
1372
1373                 if (num_sectors > dirty_sectors) {
1374                         /* release everything except the sectors we dirtied */
1375                         release_bytes -= dirty_sectors << fs_info->sectorsize_bits;
1376                         if (only_release_metadata) {
1377                                 btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1378                                                         release_bytes, true);
1379                         } else {
1380                                 u64 __pos;
1381
1382                                 __pos = round_down(pos,
1383                                                    fs_info->sectorsize) +
1384                                         (dirty_pages << PAGE_SHIFT);
1385                                 btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1386                                                 data_reserved, __pos,
1387                                                 release_bytes, true);
1388                         }
1389                 }
1390
1391                 release_bytes = round_up(copied + sector_offset,
1392                                         fs_info->sectorsize);
1393
1394                 ret = btrfs_dirty_pages(BTRFS_I(inode), pages,
1395                                         dirty_pages, pos, copied,
1396                                         &cached_state, only_release_metadata);
1397
1398                 /*
1399                  * If we have not locked the extent range, because the range's
1400                  * start offset is >= i_size, we might still have a non-NULL
1401                  * cached extent state, acquired while marking the extent range
1402                  * as delalloc through btrfs_dirty_pages(). Therefore free any
1403                  * possible cached extent state to avoid a memory leak.
1404                  */
1405                 if (extents_locked)
1406                         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
1407                                       lockend, &cached_state);
1408                 else
1409                         free_extent_state(cached_state);
1410
1411                 btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), reserve_bytes);
1412                 if (ret) {
1413                         btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1414                         break;
1415                 }
1416
1417                 release_bytes = 0;
1418                 if (only_release_metadata)
1419                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1420
1421                 btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1422
1423                 cond_resched();
1424
1425                 pos += copied;
1426                 num_written += copied;
1427         }
1428
1429         kfree(pages);
1430
1431         if (release_bytes) {
1432                 if (only_release_metadata) {
1433                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1434                         btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1435                                         release_bytes, true);
1436                 } else {
1437                         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1438                                         data_reserved,
1439                                         round_down(pos, fs_info->sectorsize),
1440                                         release_bytes, true);
1441                 }
1442         }
1443
1444         extent_changeset_free(data_reserved);
1445         if (num_written > 0) {
1446                 pagecache_isize_extended(inode, old_isize, iocb->ki_pos);
1447                 iocb->ki_pos += num_written;
1448         }
1449 out:
1450         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1451         return num_written ? num_written : ret;
1452 }
1453
1454 static ssize_t check_direct_IO(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1455                                const struct iov_iter *iter, loff_t offset)
1456 {
1457         const u32 blocksize_mask = fs_info->sectorsize - 1;
1458
1459         if (offset & blocksize_mask)
1460                 return -EINVAL;
1461
1462         if (iov_iter_alignment(iter) & blocksize_mask)
1463                 return -EINVAL;
1464
1465         return 0;
1466 }
1467
1468 static ssize_t btrfs_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1469 {
1470         struct file *file = iocb->ki_filp;
1471         struct inode *inode = file_inode(file);
1472         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1473         loff_t pos;
1474         ssize_t written = 0;
1475         ssize_t written_buffered;
1476         size_t prev_left = 0;
1477         loff_t endbyte;
1478         ssize_t ret;
1479         unsigned int ilock_flags = 0;
1480         struct iomap_dio *dio;
1481
1482         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1483                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1484
1485         /*
1486          * If the write DIO is within EOF, use a shared lock and also only if
1487          * security bits will likely not be dropped by file_remove_privs() called
1488          * from btrfs_write_check(). Either will need to be rechecked after the
1489          * lock was acquired.
1490          */
1491         if (iocb->ki_pos + iov_iter_count(from) <= i_size_read(inode) && IS_NOSEC(inode))
1492                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_SHARED;
1493
1494 relock:
1495         ret = btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1496         if (ret < 0)
1497                 return ret;
1498
1499         /* Shared lock cannot be used with security bits set. */
1500         if ((ilock_flags & BTRFS_ILOCK_SHARED) && !IS_NOSEC(inode)) {
1501                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1502                 ilock_flags &= ~BTRFS_ILOCK_SHARED;
1503                 goto relock;
1504         }
1505
1506         ret = generic_write_checks(iocb, from);
1507         if (ret <= 0) {
1508                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1509                 return ret;
1510         }
1511
1512         ret = btrfs_write_check(iocb, from, ret);
1513         if (ret < 0) {
1514                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1515                 goto out;
1516         }
1517
1518         pos = iocb->ki_pos;
1519         /*
1520          * Re-check since file size may have changed just before taking the
1521          * lock or pos may have changed because of O_APPEND in generic_write_check()
1522          */
1523         if ((ilock_flags & BTRFS_ILOCK_SHARED) &&
1524             pos + iov_iter_count(from) > i_size_read(inode)) {
1525                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1526                 ilock_flags &= ~BTRFS_ILOCK_SHARED;
1527                 goto relock;
1528         }
1529
1530         if (check_direct_IO(fs_info, from, pos)) {
1531                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1532                 goto buffered;
1533         }
1534
1535         /*
1536          * The iov_iter can be mapped to the same file range we are writing to.
1537          * If that's the case, then we will deadlock in the iomap code, because
1538          * it first calls our callback btrfs_dio_iomap_begin(), which will create
1539          * an ordered extent, and after that it will fault in the pages that the
1540          * iov_iter refers to. During the fault in we end up in the readahead
1541          * pages code (starting at btrfs_readahead()), which will lock the range,
1542          * find that ordered extent and then wait for it to complete (at
1543          * btrfs_lock_and_flush_ordered_range()), resulting in a deadlock since
1544          * obviously the ordered extent can never complete as we didn't submit
1545          * yet the respective bio(s). This always happens when the buffer is
1546          * memory mapped to the same file range, since the iomap DIO code always
1547          * invalidates pages in the target file range (after starting and waiting
1548          * for any writeback).
1549          *
1550          * So here we disable page faults in the iov_iter and then retry if we
1551          * got -EFAULT, faulting in the pages before the retry.
1552          */
1553         from->nofault = true;
1554         dio = btrfs_dio_write(iocb, from, written);
1555         from->nofault = false;
1556
1557         /*
1558          * iomap_dio_complete() will call btrfs_sync_file() if we have a dsync
1559          * iocb, and that needs to lock the inode. So unlock it before calling
1560          * iomap_dio_complete() to avoid a deadlock.
1561          */
1562         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
1563
1564         if (IS_ERR_OR_NULL(dio))
1565                 ret = PTR_ERR_OR_ZERO(dio);
1566         else
1567                 ret = iomap_dio_complete(dio);
1568
1569         /* No increment (+=) because iomap returns a cumulative value. */
1570         if (ret > 0)
1571                 written = ret;
1572
1573         if (iov_iter_count(from) > 0 && (ret == -EFAULT || ret > 0)) {
1574                 const size_t left = iov_iter_count(from);
1575                 /*
1576                  * We have more data left to write. Try to fault in as many as
1577                  * possible of the remainder pages and retry. We do this without
1578                  * releasing and locking again the inode, to prevent races with
1579                  * truncate.
1580                  *
1581                  * Also, in case the iov refers to pages in the file range of the
1582                  * file we want to write to (due to a mmap), we could enter an
1583                  * infinite loop if we retry after faulting the pages in, since
1584                  * iomap will invalidate any pages in the range early on, before
1585                  * it tries to fault in the pages of the iov. So we keep track of
1586                  * how much was left of iov in the previous EFAULT and fallback
1587                  * to buffered IO in case we haven't made any progress.
1588                  */
1589                 if (left == prev_left) {
1590                         ret = -ENOTBLK;
1591                 } else {
1592                         fault_in_iov_iter_readable(from, left);
1593                         prev_left = left;
1594                         goto relock;
1595                 }
1596         }
1597
1598         /*
1599          * If 'ret' is -ENOTBLK or we have not written all data, then it means
1600          * we must fallback to buffered IO.
1601          */
1602         if ((ret < 0 && ret != -ENOTBLK) || !iov_iter_count(from))
1603                 goto out;
1604
1605 buffered:
1606         /*
1607          * If we are in a NOWAIT context, then return -EAGAIN to signal the caller
1608          * it must retry the operation in a context where blocking is acceptable,
1609          * because even if we end up not blocking during the buffered IO attempt
1610          * below, we will block when flushing and waiting for the IO.
1611          */
1612         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
1613                 ret = -EAGAIN;
1614                 goto out;
1615         }
1616
1617         pos = iocb->ki_pos;
1618         written_buffered = btrfs_buffered_write(iocb, from);
1619         if (written_buffered < 0) {
1620                 ret = written_buffered;
1621                 goto out;
1622         }
1623         /*
1624          * Ensure all data is persisted. We want the next direct IO read to be
1625          * able to read what was just written.
1626          */
1627         endbyte = pos + written_buffered - 1;
1628         ret = btrfs_fdatawrite_range(inode, pos, endbyte);
1629         if (ret)
1630                 goto out;
1631         ret = filemap_fdatawait_range(inode->i_mapping, pos, endbyte);
1632         if (ret)
1633                 goto out;
1634         written += written_buffered;
1635         iocb->ki_pos = pos + written_buffered;
1636         invalidate_mapping_pages(file->f_mapping, pos >> PAGE_SHIFT,
1637                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
1638 out:
1639         return ret < 0 ? ret : written;
1640 }
1641
1642 static ssize_t btrfs_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1643                         const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
1644 {
1645         struct file *file = iocb->ki_filp;
1646         struct inode *inode = file_inode(file);
1647         loff_t count;
1648         ssize_t ret;
1649
1650         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), 0);
1651         count = encoded->len;
1652         ret = generic_write_checks_count(iocb, &count);
1653         if (ret == 0 && count != encoded->len) {
1654                 /*
1655                  * The write got truncated by generic_write_checks_count(). We
1656                  * can't do a partial encoded write.
1657                  */
1658                 ret = -EFBIG;
1659         }
1660         if (ret || encoded->len == 0)
1661                 goto out;
1662
1663         ret = btrfs_write_check(iocb, from, encoded->len);
1664         if (ret < 0)
1665                 goto out;
1666
1667         ret = btrfs_do_encoded_write(iocb, from, encoded);
1668 out:
1669         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), 0);
1670         return ret;
1671 }
1672
1673 ssize_t btrfs_do_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1674                             const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
1675 {
1676         struct file *file = iocb->ki_filp;
1677         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file_inode(file));
1678         ssize_t num_written, num_sync;
1679
1680         /*
1681          * If the fs flips readonly due to some impossible error, although we
1682          * have opened a file as writable, we have to stop this write operation
1683          * to ensure consistency.
1684          */
1685         if (BTRFS_FS_ERROR(inode->root->fs_info))
1686                 return -EROFS;
1687
1688         if (encoded && (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
1689                 return -EOPNOTSUPP;
1690
1691         if (encoded) {
1692                 num_written = btrfs_encoded_write(iocb, from, encoded);
1693                 num_sync = encoded->len;
1694         } else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
1695                 num_written = btrfs_direct_write(iocb, from);
1696                 num_sync = num_written;
1697         } else {
1698                 num_written = btrfs_buffered_write(iocb, from);
1699                 num_sync = num_written;
1700         }
1701
1702         btrfs_set_inode_last_sub_trans(inode);
1703
1704         if (num_sync > 0) {
1705                 num_sync = generic_write_sync(iocb, num_sync);
1706                 if (num_sync < 0)
1707                         num_written = num_sync;
1708         }
1709
1710         return num_written;
1711 }
1712
1713 static ssize_t btrfs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1714 {
1715         return btrfs_do_write_iter(iocb, from, NULL);
1716 }
1717
1718 int btrfs_release_file(struct inode *inode, struct file *filp)
1719 {
1720         struct btrfs_file_private *private = filp->private_data;
1721
1722         if (private) {
1723                 kfree(private->filldir_buf);
1724                 free_extent_state(private->llseek_cached_state);
1725                 kfree(private);
1726                 filp->private_data = NULL;
1727         }
1728
1729         /*
1730          * Set by setattr when we are about to truncate a file from a non-zero
1731          * size to a zero size.  This tries to flush down new bytes that may
1732          * have been written if the application were using truncate to replace
1733          * a file in place.
1734          */
1735         if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
1736                                &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
1737                         filemap_flush(inode->i_mapping);
1738         return 0;
1739 }
1740
1741 static int start_ordered_ops(struct inode *inode, loff_t start, loff_t end)
1742 {
1743         int ret;
1744         struct blk_plug plug;
1745
1746         /*
1747          * This is only called in fsync, which would do synchronous writes, so
1748          * a plug can merge adjacent IOs as much as possible.  Esp. in case of
1749          * multiple disks using raid profile, a large IO can be split to
1750          * several segments of stripe length (currently 64K).
1751          */
1752         blk_start_plug(&plug);
1753         ret = btrfs_fdatawrite_range(inode, start, end);
1754         blk_finish_plug(&plug);
1755
1756         return ret;
1757 }
1758
1759 static inline bool skip_inode_logging(const struct btrfs_log_ctx *ctx)
1760 {
1761         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(ctx->inode);
1762         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1763
1764         if (btrfs_inode_in_log(inode, btrfs_get_fs_generation(fs_info)) &&
1765             list_empty(&ctx->ordered_extents))
1766                 return true;
1767
1768         /*
1769          * If we are doing a fast fsync we can not bail out if the inode's
1770          * last_trans is <= then the last committed transaction, because we only
1771          * update the last_trans of the inode during ordered extent completion,
1772          * and for a fast fsync we don't wait for that, we only wait for the
1773          * writeback to complete.
1774          */
1775         if (inode->last_trans <= btrfs_get_last_trans_committed(fs_info) &&
1776             (test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags) ||
1777              list_empty(&ctx->ordered_extents)))
1778                 return true;
1779
1780         return false;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * fsync call for both files and directories.  This logs the inode into
1785  * the tree log instead of forcing full commits whenever possible.
1786  *
1787  * It needs to call filemap_fdatawait so that all ordered extent updates are
1788  * in the metadata btree are up to date for copying to the log.
1789  *
1790  * It drops the inode mutex before doing the tree log commit.  This is an
1791  * important optimization for directories because holding the mutex prevents
1792  * new operations on the dir while we write to disk.
1793  */
1794 int btrfs_sync_file(struct file *file, loff_t start, loff_t end, int datasync)
1795 {
1796         struct dentry *dentry = file_dentry(file);
1797         struct inode *inode = d_inode(dentry);
1798         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
1799         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
1800         struct btrfs_trans_handle *trans;
1801         struct btrfs_log_ctx ctx;
1802         int ret = 0, err;
1803         u64 len;
1804         bool full_sync;
1805
1806         trace_btrfs_sync_file(file, datasync);
1807
1808         btrfs_init_log_ctx(&ctx, inode);
1809
1810         /*
1811          * Always set the range to a full range, otherwise we can get into
1812          * several problems, from missing file extent items to represent holes
1813          * when not using the NO_HOLES feature, to log tree corruption due to
1814          * races between hole detection during logging and completion of ordered
1815          * extents outside the range, to missing checksums due to ordered extents
1816          * for which we flushed only a subset of their pages.
1817          */
1818         start = 0;
1819         end = LLONG_MAX;
1820         len = (u64)LLONG_MAX + 1;
1821
1822         /*
1823          * We write the dirty pages in the range and wait until they complete
1824          * out of the ->i_mutex. If so, we can flush the dirty pages by
1825          * multi-task, and make the performance up.  See
1826          * btrfs_wait_ordered_range for an explanation of the ASYNC check.
1827          */
1828         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
1829         if (ret)
1830                 goto out;
1831
1832         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
1833
1834         atomic_inc(&root->log_batch);
1835
1836         /*
1837          * Before we acquired the inode's lock and the mmap lock, someone may
1838          * have dirtied more pages in the target range. We need to make sure
1839          * that writeback for any such pages does not start while we are logging
1840          * the inode, because if it does, any of the following might happen when
1841          * we are not doing a full inode sync:
1842          *
1843          * 1) We log an extent after its writeback finishes but before its
1844          *    checksums are added to the csum tree, leading to -EIO errors
1845          *    when attempting to read the extent after a log replay.
1846          *
1847          * 2) We can end up logging an extent before its writeback finishes.
1848          *    Therefore after the log replay we will have a file extent item
1849          *    pointing to an unwritten extent (and no data checksums as well).
1850          *
1851          * So trigger writeback for any eventual new dirty pages and then we
1852          * wait for all ordered extents to complete below.
1853          */
1854         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
1855         if (ret) {
1856                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
1857                 goto out;
1858         }
1859
1860         /*
1861          * Always check for the full sync flag while holding the inode's lock,
1862          * to avoid races with other tasks. The flag must be either set all the
1863          * time during logging or always off all the time while logging.
1864          * We check the flag here after starting delalloc above, because when
1865          * running delalloc the full sync flag may be set if we need to drop
1866          * extra extent map ranges due to temporary memory allocation failures.
1867          */
1868         full_sync = test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
1869                              &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
1870
1871         /*
1872          * We have to do this here to avoid the priority inversion of waiting on
1873          * IO of a lower priority task while holding a transaction open.
1874          *
1875          * For a full fsync we wait for the ordered extents to complete while
1876          * for a fast fsync we wait just for writeback to complete, and then
1877          * attach the ordered extents to the transaction so that a transaction
1878          * commit waits for their completion, to avoid data loss if we fsync,
1879          * the current transaction commits before the ordered extents complete
1880          * and a power failure happens right after that.
1881          *
1882          * For zoned filesystem, if a write IO uses a ZONE_APPEND command, the
1883          * logical address recorded in the ordered extent may change. We need
1884          * to wait for the IO to stabilize the logical address.
1885          */
1886         if (full_sync || btrfs_is_zoned(fs_info)) {
1887                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
1888                 clear_bit(BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR, &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
1889         } else {
1890                 /*
1891                  * Get our ordered extents as soon as possible to avoid doing
1892                  * checksum lookups in the csum tree, and use instead the
1893                  * checksums attached to the ordered extents.
1894                  */
1895                 btrfs_get_ordered_extents_for_logging(BTRFS_I(inode),
1896                                                       &ctx.ordered_extents);
1897                 ret = filemap_fdatawait_range(inode->i_mapping, start, end);
1898                 if (ret)
1899                         goto out_release_extents;
1900
1901                 /*
1902                  * Check and clear the BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR now after
1903                  * starting and waiting for writeback, because for buffered IO
1904                  * it may have been set during the end IO callback
1905                  * (end_bbio_data_write() -> btrfs_finish_ordered_extent()) in
1906                  * case an error happened and we need to wait for ordered
1907                  * extents to complete so that any extent maps that point to
1908                  * unwritten locations are dropped and we don't log them.
1909                  */
1910                 if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR,
1911                                        &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
1912                         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
1913         }
1914
1915         if (ret)
1916                 goto out_release_extents;
1917
1918         atomic_inc(&root->log_batch);
1919
1920         if (skip_inode_logging(&ctx)) {
1921                 /*
1922                  * We've had everything committed since the last time we were
1923                  * modified so clear this flag in case it was set for whatever
1924                  * reason, it's no longer relevant.
1925                  */
1926                 clear_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
1927                           &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
1928                 /*
1929                  * An ordered extent might have started before and completed
1930                  * already with io errors, in which case the inode was not
1931                  * updated and we end up here. So check the inode's mapping
1932                  * for any errors that might have happened since we last
1933                  * checked called fsync.
1934                  */
1935                 ret = filemap_check_wb_err(inode->i_mapping, file->f_wb_err);
1936                 goto out_release_extents;
1937         }
1938
1939         btrfs_init_log_ctx_scratch_eb(&ctx);
1940
1941         /*
1942          * We use start here because we will need to wait on the IO to complete
1943          * in btrfs_sync_log, which could require joining a transaction (for
1944          * example checking cross references in the nocow path).  If we use join
1945          * here we could get into a situation where we're waiting on IO to
1946          * happen that is blocked on a transaction trying to commit.  With start
1947          * we inc the extwriter counter, so we wait for all extwriters to exit
1948          * before we start blocking joiners.  This comment is to keep somebody
1949          * from thinking they are super smart and changing this to
1950          * btrfs_join_transaction *cough*Josef*cough*.
1951          */
1952         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
1953         if (IS_ERR(trans)) {
1954                 ret = PTR_ERR(trans);
1955                 goto out_release_extents;
1956         }
1957         trans->in_fsync = true;
1958
1959         ret = btrfs_log_dentry_safe(trans, dentry, &ctx);
1960         /*
1961          * Scratch eb no longer needed, release before syncing log or commit
1962          * transaction, to avoid holding unnecessary memory during such long
1963          * operations.
1964          */
1965         if (ctx.scratch_eb) {
1966                 free_extent_buffer(ctx.scratch_eb);
1967                 ctx.scratch_eb = NULL;
1968         }
1969         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
1970         if (ret < 0) {
1971                 /* Fallthrough and commit/free transaction. */
1972                 ret = BTRFS_LOG_FORCE_COMMIT;
1973         }
1974
1975         /* we've logged all the items and now have a consistent
1976          * version of the file in the log.  It is possible that
1977          * someone will come in and modify the file, but that's
1978          * fine because the log is consistent on disk, and we
1979          * have references to all of the file's extents
1980          *
1981          * It is possible that someone will come in and log the
1982          * file again, but that will end up using the synchronization
1983          * inside btrfs_sync_log to keep things safe.
1984          */
1985         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
1986
1987         if (ret == BTRFS_NO_LOG_SYNC) {
1988                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
1989                 goto out;
1990         }
1991
1992         /* We successfully logged the inode, attempt to sync the log. */
1993         if (!ret) {
1994                 ret = btrfs_sync_log(trans, root, &ctx);
1995                 if (!ret) {
1996                         ret = btrfs_end_transaction(trans);
1997                         goto out;
1998                 }
1999         }
2000
2001         /*
2002          * At this point we need to commit the transaction because we had
2003          * btrfs_need_log_full_commit() or some other error.
2004          *
2005          * If we didn't do a full sync we have to stop the trans handle, wait on
2006          * the ordered extents, start it again and commit the transaction.  If
2007          * we attempt to wait on the ordered extents here we could deadlock with
2008          * something like fallocate() that is holding the extent lock trying to
2009          * start a transaction while some other thread is trying to commit the
2010          * transaction while we (fsync) are currently holding the transaction
2011          * open.
2012          */
2013         if (!full_sync) {
2014                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
2015                 if (ret)
2016                         goto out;
2017                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
2018                 if (ret)
2019                         goto out;
2020
2021                 /*
2022                  * This is safe to use here because we're only interested in
2023                  * making sure the transaction that had the ordered extents is
2024                  * committed.  We aren't waiting on anything past this point,
2025                  * we're purely getting the transaction and committing it.
2026                  */
2027                 trans = btrfs_attach_transaction_barrier(root);
2028                 if (IS_ERR(trans)) {
2029                         ret = PTR_ERR(trans);
2030
2031                         /*
2032                          * We committed the transaction and there's no currently
2033                          * running transaction, this means everything we care
2034                          * about made it to disk and we are done.
2035                          */
2036                         if (ret == -ENOENT)
2037                                 ret = 0;
2038                         goto out;
2039                 }
2040         }
2041
2042         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2043 out:
2044         free_extent_buffer(ctx.scratch_eb);
2045         ASSERT(list_empty(&ctx.list));
2046         ASSERT(list_empty(&ctx.conflict_inodes));
2047         err = file_check_and_advance_wb_err(file);
2048         if (!ret)
2049                 ret = err;
2050         return ret > 0 ? -EIO : ret;
2051
2052 out_release_extents:
2053         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
2054         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2055         goto out;
2056 }
2057
2058 /*
2059  * btrfs_page_mkwrite() is not allowed to change the file size as it gets
2060  * called from a page fault handler when a page is first dirtied. Hence we must
2061  * be careful to check for EOF conditions here. We set the page up correctly
2062  * for a written page which means we get ENOSPC checking when writing into
2063  * holes and correct delalloc and unwritten extent mapping on filesystems that
2064  * support these features.
2065  *
2066  * We are not allowed to take the i_mutex here so we have to play games to
2067  * protect against truncate races as the page could now be beyond EOF.  Because
2068  * truncate_setsize() writes the inode size before removing pages, once we have
2069  * the page lock we can determine safely if the page is beyond EOF. If it is not
2070  * beyond EOF, then the page is guaranteed safe against truncation until we
2071  * unlock the page.
2072  */
2073 static vm_fault_t btrfs_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
2074 {
2075         struct page *page = vmf->page;
2076         struct folio *folio = page_folio(page);
2077         struct inode *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
2078         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
2079         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
2080         struct btrfs_ordered_extent *ordered;
2081         struct extent_state *cached_state = NULL;
2082         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2083         unsigned long zero_start;
2084         loff_t size;
2085         vm_fault_t ret;
2086         int ret2;
2087         int reserved = 0;
2088         u64 reserved_space;
2089         u64 page_start;
2090         u64 page_end;
2091         u64 end;
2092
2093         ASSERT(folio_order(folio) == 0);
2094
2095         reserved_space = PAGE_SIZE;
2096
2097         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
2098         page_start = page_offset(page);
2099         page_end = page_start + PAGE_SIZE - 1;
2100         end = page_end;
2101
2102         /*
2103          * Reserving delalloc space after obtaining the page lock can lead to
2104          * deadlock. For example, if a dirty page is locked by this function
2105          * and the call to btrfs_delalloc_reserve_space() ends up triggering
2106          * dirty page write out, then the btrfs_writepages() function could
2107          * end up waiting indefinitely to get a lock on the page currently
2108          * being processed by btrfs_page_mkwrite() function.
2109          */
2110         ret2 = btrfs_delalloc_reserve_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
2111                                             page_start, reserved_space);
2112         if (!ret2) {
2113                 ret2 = file_update_time(vmf->vma->vm_file);
2114                 reserved = 1;
2115         }
2116         if (ret2) {
2117                 ret = vmf_error(ret2);
2118                 if (reserved)
2119                         goto out;
2120                 goto out_noreserve;
2121         }
2122
2123         /* Make the VM retry the fault. */
2124         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
2125 again:
2126         down_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
2127         lock_page(page);
2128         size = i_size_read(inode);
2129
2130         if ((page->mapping != inode->i_mapping) ||
2131             (page_start >= size)) {
2132                 /* Page got truncated out from underneath us. */
2133                 goto out_unlock;
2134         }
2135         wait_on_page_writeback(page);
2136
2137         lock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
2138         ret2 = set_page_extent_mapped(page);
2139         if (ret2 < 0) {
2140                 ret = vmf_error(ret2);
2141                 unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
2142                 goto out_unlock;
2143         }
2144
2145         /*
2146          * We can't set the delalloc bits if there are pending ordered
2147          * extents.  Drop our locks and wait for them to finish.
2148          */
2149         ordered = btrfs_lookup_ordered_range(BTRFS_I(inode), page_start, PAGE_SIZE);
2150         if (ordered) {
2151                 unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
2152                 unlock_page(page);
2153                 up_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
2154                 btrfs_start_ordered_extent(ordered);
2155                 btrfs_put_ordered_extent(ordered);
2156                 goto again;
2157         }
2158
2159         if (page->index == ((size - 1) >> PAGE_SHIFT)) {
2160                 reserved_space = round_up(size - page_start, fs_info->sectorsize);
2161                 if (reserved_space < PAGE_SIZE) {
2162                         end = page_start + reserved_space - 1;
2163                         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
2164                                         data_reserved, page_start,
2165                                         PAGE_SIZE - reserved_space, true);
2166                 }
2167         }
2168
2169         /*
2170          * page_mkwrite gets called when the page is firstly dirtied after it's
2171          * faulted in, but write(2) could also dirty a page and set delalloc
2172          * bits, thus in this case for space account reason, we still need to
2173          * clear any delalloc bits within this page range since we have to
2174          * reserve data&meta space before lock_page() (see above comments).
2175          */
2176         clear_extent_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree, page_start, end,
2177                           EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING |
2178                           EXTENT_DEFRAG, &cached_state);
2179
2180         ret2 = btrfs_set_extent_delalloc(BTRFS_I(inode), page_start, end, 0,
2181                                         &cached_state);
2182         if (ret2) {
2183                 unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
2184                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
2185                 goto out_unlock;
2186         }
2187
2188         /* Page is wholly or partially inside EOF. */
2189         if (page_start + PAGE_SIZE > size)
2190                 zero_start = offset_in_page(size);
2191         else
2192                 zero_start = PAGE_SIZE;
2193
2194         if (zero_start != PAGE_SIZE)
2195                 memzero_page(page, zero_start, PAGE_SIZE - zero_start);
2196
2197         btrfs_folio_clear_checked(fs_info, folio, page_start, PAGE_SIZE);
2198         btrfs_folio_set_dirty(fs_info, folio, page_start, end + 1 - page_start);
2199         btrfs_folio_set_uptodate(fs_info, folio, page_start, end + 1 - page_start);
2200
2201         btrfs_set_inode_last_sub_trans(BTRFS_I(inode));
2202
2203         unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
2204         up_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
2205
2206         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), PAGE_SIZE);
2207         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2208         extent_changeset_free(data_reserved);
2209         return VM_FAULT_LOCKED;
2210
2211 out_unlock:
2212         unlock_page(page);
2213         up_read(&BTRFS_I(inode)->i_mmap_lock);
2214 out:
2215         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), PAGE_SIZE);
2216         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode), data_reserved, page_start,
2217                                      reserved_space, (ret != 0));
2218 out_noreserve:
2219         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
2220         extent_changeset_free(data_reserved);
2221         return ret;
2222 }
2223
2224 static const struct vm_operations_struct btrfs_file_vm_ops = {
2225         .fault          = filemap_fault,
2226         .map_pages      = filemap_map_pages,
2227         .page_mkwrite   = btrfs_page_mkwrite,
2228 };
2229
2230 static int btrfs_file_mmap(struct file  *filp, struct vm_area_struct *vma)
2231 {
2232         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2233
2234         if (!mapping->a_ops->read_folio)
2235                 return -ENOEXEC;
2236
2237         file_accessed(filp);
2238         vma->vm_ops = &btrfs_file_vm_ops;
2239
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 static int hole_mergeable(struct btrfs_inode *inode, struct extent_buffer *leaf,
2244                           int slot, u64 start, u64 end)
2245 {
2246         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2247         struct btrfs_key key;
2248
2249         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
2250                 return 0;
2251
2252         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2253         if (key.objectid != btrfs_ino(inode) ||
2254             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
2255                 return 0;
2256
2257         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2258
2259         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG)
2260                 return 0;
2261
2262         if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi))
2263                 return 0;
2264
2265         if (key.offset == end)
2266                 return 1;
2267         if (key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) == start)
2268                 return 1;
2269         return 0;
2270 }
2271
2272 static int fill_holes(struct btrfs_trans_handle *trans,
2273                 struct btrfs_inode *inode,
2274                 struct btrfs_path *path, u64 offset, u64 end)
2275 {
2276         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2277         struct btrfs_root *root = inode->root;
2278         struct extent_buffer *leaf;
2279         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2280         struct extent_map *hole_em;
2281         struct btrfs_key key;
2282         int ret;
2283
2284         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES))
2285                 goto out;
2286
2287         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2288         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2289         key.offset = offset;
2290
2291         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2292         if (ret <= 0) {
2293                 /*
2294                  * We should have dropped this offset, so if we find it then
2295                  * something has gone horribly wrong.
2296                  */
2297                 if (ret == 0)
2298                         ret = -EINVAL;
2299                 return ret;
2300         }
2301
2302         leaf = path->nodes[0];
2303         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0] - 1, offset, end)) {
2304                 u64 num_bytes;
2305
2306                 path->slots[0]--;
2307                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2308                                     struct btrfs_file_extent_item);
2309                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) +
2310                         end - offset;
2311                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2312                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2313                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2314                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
2315                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2316                 goto out;
2317         }
2318
2319         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0], offset, end)) {
2320                 u64 num_bytes;
2321
2322                 key.offset = offset;
2323                 btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &key);
2324                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2325                                     struct btrfs_file_extent_item);
2326                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) + end -
2327                         offset;
2328                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2329                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2330                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2331                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
2332                 btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2333                 goto out;
2334         }
2335         btrfs_release_path(path);
2336
2337         ret = btrfs_insert_hole_extent(trans, root, btrfs_ino(inode), offset,
2338                                        end - offset);
2339         if (ret)
2340                 return ret;
2341
2342 out:
2343         btrfs_release_path(path);
2344
2345         hole_em = alloc_extent_map();
2346         if (!hole_em) {
2347                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, offset, end - 1, false);
2348                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2349         } else {
2350                 hole_em->start = offset;
2351                 hole_em->len = end - offset;
2352                 hole_em->ram_bytes = hole_em->len;
2353                 hole_em->orig_start = offset;
2354
2355                 hole_em->block_start = EXTENT_MAP_HOLE;
2356                 hole_em->block_len = 0;
2357                 hole_em->orig_block_len = 0;
2358                 hole_em->generation = trans->transid;
2359
2360                 ret = btrfs_replace_extent_map_range(inode, hole_em, true);
2361                 free_extent_map(hole_em);
2362                 if (ret)
2363                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2364         }
2365
2366         return 0;
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Find a hole extent on given inode and change start/len to the end of hole
2371  * extent.(hole/vacuum extent whose em->start <= start &&
2372  *         em->start + em->len > start)
2373  * When a hole extent is found, return 1 and modify start/len.
2374  */
2375 static int find_first_non_hole(struct btrfs_inode *inode, u64 *start, u64 *len)
2376 {
2377         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
2378         struct extent_map *em;
2379         int ret = 0;
2380
2381         em = btrfs_get_extent(inode, NULL,
2382                               round_down(*start, fs_info->sectorsize),
2383                               round_up(*len, fs_info->sectorsize));
2384         if (IS_ERR(em))
2385                 return PTR_ERR(em);
2386
2387         /* Hole or vacuum extent(only exists in no-hole mode) */
2388         if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE) {
2389                 ret = 1;
2390                 *len = em->start + em->len > *start + *len ?
2391                        0 : *start + *len - em->start - em->len;
2392                 *start = em->start + em->len;
2393         }
2394         free_extent_map(em);
2395         return ret;
2396 }
2397
2398 static void btrfs_punch_hole_lock_range(struct inode *inode,
2399                                         const u64 lockstart,
2400                                         const u64 lockend,
2401                                         struct extent_state **cached_state)
2402 {
2403         /*
2404          * For subpage case, if the range is not at page boundary, we could
2405          * have pages at the leading/tailing part of the range.
2406          * This could lead to dead loop since filemap_range_has_page()
2407          * will always return true.
2408          * So here we need to do extra page alignment for
2409          * filemap_range_has_page().
2410          */
2411         const u64 page_lockstart = round_up(lockstart, PAGE_SIZE);
2412         const u64 page_lockend = round_down(lockend + 1, PAGE_SIZE) - 1;
2413
2414         while (1) {
2415                 truncate_pagecache_range(inode, lockstart, lockend);
2416
2417                 lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2418                             cached_state);
2419                 /*
2420                  * We can't have ordered extents in the range, nor dirty/writeback
2421                  * pages, because we have locked the inode's VFS lock in exclusive
2422                  * mode, we have locked the inode's i_mmap_lock in exclusive mode,
2423                  * we have flushed all delalloc in the range and we have waited
2424                  * for any ordered extents in the range to complete.
2425                  * We can race with anyone reading pages from this range, so after
2426                  * locking the range check if we have pages in the range, and if
2427                  * we do, unlock the range and retry.
2428                  */
2429                 if (!filemap_range_has_page(inode->i_mapping, page_lockstart,
2430                                             page_lockend))
2431                         break;
2432
2433                 unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2434                               cached_state);
2435         }
2436
2437         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), lockstart, lockend);
2438 }
2439
2440 static int btrfs_insert_replace_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2441                                      struct btrfs_inode *inode,
2442                                      struct btrfs_path *path,
2443                                      struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2444                                      const u64 replace_len,
2445                                      const u64 bytes_to_drop)
2446 {
2447         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2448         struct btrfs_root *root = inode->root;
2449         struct btrfs_file_extent_item *extent;
2450         struct extent_buffer *leaf;
2451         struct btrfs_key key;
2452         int slot;
2453         int ret;
2454
2455         if (replace_len == 0)
2456                 return 0;
2457
2458         if (extent_info->disk_offset == 0 &&
2459             btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES)) {
2460                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2461                 return 0;
2462         }
2463
2464         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2465         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2466         key.offset = extent_info->file_offset;
2467         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
2468                                       sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2469         if (ret)
2470                 return ret;
2471         leaf = path->nodes[0];
2472         slot = path->slots[0];
2473         write_extent_buffer(leaf, extent_info->extent_buf,
2474                             btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2475                             sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2476         extent = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2477         ASSERT(btrfs_file_extent_type(leaf, extent) != BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE);
2478         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, extent, extent_info->data_offset);
2479         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, extent, replace_len);
2480         if (extent_info->is_new_extent)
2481                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, extent, trans->transid);
2482         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, leaf);
2483         btrfs_release_path(path);
2484
2485         ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(inode, extent_info->file_offset,
2486                                                 replace_len);
2487         if (ret)
2488                 return ret;
2489
2490         /* If it's a hole, nothing more needs to be done. */
2491         if (extent_info->disk_offset == 0) {
2492                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2493                 return 0;
2494         }
2495
2496         btrfs_update_inode_bytes(inode, replace_len, bytes_to_drop);
2497
2498         if (extent_info->is_new_extent && extent_info->insertions == 0) {
2499                 key.objectid = extent_info->disk_offset;
2500                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
2501                 key.offset = extent_info->disk_len;
2502                 ret = btrfs_alloc_reserved_file_extent(trans, root,
2503                                                        btrfs_ino(inode),
2504                                                        extent_info->file_offset,
2505                                                        extent_info->qgroup_reserved,
2506                                                        &key);
2507         } else {
2508                 struct btrfs_ref ref = {
2509                         .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
2510                         .bytenr = extent_info->disk_offset,
2511                         .num_bytes = extent_info->disk_len,
2512                         .owning_root = btrfs_root_id(root),
2513                         .ref_root = btrfs_root_id(root),
2514                 };
2515                 u64 ref_offset;
2516
2517                 ref_offset = extent_info->file_offset - extent_info->data_offset;
2518                 btrfs_init_data_ref(&ref, btrfs_ino(inode), ref_offset, 0, false);
2519                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
2520         }
2521
2522         extent_info->insertions++;
2523
2524         return ret;
2525 }
2526
2527 /*
2528  * The respective range must have been previously locked, as well as the inode.
2529  * The end offset is inclusive (last byte of the range).
2530  * @extent_info is NULL for fallocate's hole punching and non-NULL when replacing
2531  * the file range with an extent.
2532  * When not punching a hole, we don't want to end up in a state where we dropped
2533  * extents without inserting a new one, so we must abort the transaction to avoid
2534  * a corruption.
2535  */
2536 int btrfs_replace_file_extents(struct btrfs_inode *inode,
2537                                struct btrfs_path *path, const u64 start,
2538                                const u64 end,
2539                                struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2540                                struct btrfs_trans_handle **trans_out)
2541 {
2542         struct btrfs_drop_extents_args drop_args = { 0 };
2543         struct btrfs_root *root = inode->root;
2544         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
2545         u64 min_size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2546         u64 ino_size = round_up(inode->vfs_inode.i_size, fs_info->sectorsize);
2547         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2548         struct btrfs_block_rsv *rsv;
2549         unsigned int rsv_count;
2550         u64 cur_offset;
2551         u64 len = end - start;
2552         int ret = 0;
2553
2554         if (end <= start)
2555                 return -EINVAL;
2556
2557         rsv = btrfs_alloc_block_rsv(fs_info, BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
2558         if (!rsv) {
2559                 ret = -ENOMEM;
2560                 goto out;
2561         }
2562         rsv->size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2563         rsv->failfast = true;
2564
2565         /*
2566          * 1 - update the inode
2567          * 1 - removing the extents in the range
2568          * 1 - adding the hole extent if no_holes isn't set or if we are
2569          *     replacing the range with a new extent
2570          */
2571         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES) || extent_info)
2572                 rsv_count = 3;
2573         else
2574                 rsv_count = 2;
2575
2576         trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2577         if (IS_ERR(trans)) {
2578                 ret = PTR_ERR(trans);
2579                 trans = NULL;
2580                 goto out_free;
2581         }
2582
2583         ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv, rsv,
2584                                       min_size, false);
2585         if (WARN_ON(ret))
2586                 goto out_trans;
2587         trans->block_rsv = rsv;
2588
2589         cur_offset = start;
2590         drop_args.path = path;
2591         drop_args.end = end + 1;
2592         drop_args.drop_cache = true;
2593         while (cur_offset < end) {
2594                 drop_args.start = cur_offset;
2595                 ret = btrfs_drop_extents(trans, root, inode, &drop_args);
2596                 /* If we are punching a hole decrement the inode's byte count */
2597                 if (!extent_info)
2598                         btrfs_update_inode_bytes(inode, 0,
2599                                                  drop_args.bytes_found);
2600                 if (ret != -ENOSPC) {
2601                         /*
2602                          * The only time we don't want to abort is if we are
2603                          * attempting to clone a partial inline extent, in which
2604                          * case we'll get EOPNOTSUPP.  However if we aren't
2605                          * clone we need to abort no matter what, because if we
2606                          * got EOPNOTSUPP via prealloc then we messed up and
2607                          * need to abort.
2608                          */
2609                         if (ret &&
2610                             (ret != -EOPNOTSUPP ||
2611                              (extent_info && extent_info->is_new_extent)))
2612                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2613                         break;
2614                 }
2615
2616                 trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2617
2618                 if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end &&
2619                     cur_offset < ino_size) {
2620                         ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2621                                          drop_args.drop_end);
2622                         if (ret) {
2623                                 /*
2624                                  * If we failed then we didn't insert our hole
2625                                  * entries for the area we dropped, so now the
2626                                  * fs is corrupted, so we must abort the
2627                                  * transaction.
2628                                  */
2629                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2630                                 break;
2631                         }
2632                 } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2633                         /*
2634                          * We are past the i_size here, but since we didn't
2635                          * insert holes we need to clear the mapped area so we
2636                          * know to not set disk_i_size in this area until a new
2637                          * file extent is inserted here.
2638                          */
2639                         ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode,
2640                                         cur_offset,
2641                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2642                         if (ret) {
2643                                 /*
2644                                  * We couldn't clear our area, so we could
2645                                  * presumably adjust up and corrupt the fs, so
2646                                  * we need to abort.
2647                                  */
2648                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2649                                 break;
2650                         }
2651                 }
2652
2653                 if (extent_info &&
2654                     drop_args.drop_end > extent_info->file_offset) {
2655                         u64 replace_len = drop_args.drop_end -
2656                                           extent_info->file_offset;
2657
2658                         ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2659                                         extent_info, replace_len,
2660                                         drop_args.bytes_found);
2661                         if (ret) {
2662                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2663                                 break;
2664                         }
2665                         extent_info->data_len -= replace_len;
2666                         extent_info->data_offset += replace_len;
2667                         extent_info->file_offset += replace_len;
2668                 }
2669
2670                 /*
2671                  * We are releasing our handle on the transaction, balance the
2672                  * dirty pages of the btree inode and flush delayed items, and
2673                  * then get a new transaction handle, which may now point to a
2674                  * new transaction in case someone else may have committed the
2675                  * transaction we used to replace/drop file extent items. So
2676                  * bump the inode's iversion and update mtime and ctime except
2677                  * if we are called from a dedupe context. This is because a
2678                  * power failure/crash may happen after the transaction is
2679                  * committed and before we finish replacing/dropping all the
2680                  * file extent items we need.
2681                  */
2682                 inode_inc_iversion(&inode->vfs_inode);
2683
2684                 if (!extent_info || extent_info->update_times)
2685                         inode_set_mtime_to_ts(&inode->vfs_inode,
2686                                               inode_set_ctime_current(&inode->vfs_inode));
2687
2688                 ret = btrfs_update_inode(trans, inode);
2689                 if (ret)
2690                         break;
2691
2692                 btrfs_end_transaction(trans);
2693                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
2694
2695                 trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2696                 if (IS_ERR(trans)) {
2697                         ret = PTR_ERR(trans);
2698                         trans = NULL;
2699                         break;
2700                 }
2701
2702                 ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv,
2703                                               rsv, min_size, false);
2704                 if (WARN_ON(ret))
2705                         break;
2706                 trans->block_rsv = rsv;
2707
2708                 cur_offset = drop_args.drop_end;
2709                 len = end - cur_offset;
2710                 if (!extent_info && len) {
2711                         ret = find_first_non_hole(inode, &cur_offset, &len);
2712                         if (unlikely(ret < 0))
2713                                 break;
2714                         if (ret && !len) {
2715                                 ret = 0;
2716                                 break;
2717                         }
2718                 }
2719         }
2720
2721         /*
2722          * If we were cloning, force the next fsync to be a full one since we
2723          * we replaced (or just dropped in the case of cloning holes when
2724          * NO_HOLES is enabled) file extent items and did not setup new extent
2725          * maps for the replacement extents (or holes).
2726          */
2727         if (extent_info && !extent_info->is_new_extent)
2728                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2729
2730         if (ret)
2731                 goto out_trans;
2732
2733         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2734         /*
2735          * If we are using the NO_HOLES feature we might have had already an
2736          * hole that overlaps a part of the region [lockstart, lockend] and
2737          * ends at (or beyond) lockend. Since we have no file extent items to
2738          * represent holes, drop_end can be less than lockend and so we must
2739          * make sure we have an extent map representing the existing hole (the
2740          * call to __btrfs_drop_extents() might have dropped the existing extent
2741          * map representing the existing hole), otherwise the fast fsync path
2742          * will not record the existence of the hole region
2743          * [existing_hole_start, lockend].
2744          */
2745         if (drop_args.drop_end <= end)
2746                 drop_args.drop_end = end + 1;
2747         /*
2748          * Don't insert file hole extent item if it's for a range beyond eof
2749          * (because it's useless) or if it represents a 0 bytes range (when
2750          * cur_offset == drop_end).
2751          */
2752         if (!extent_info && cur_offset < ino_size &&
2753             cur_offset < drop_args.drop_end) {
2754                 ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2755                                  drop_args.drop_end);
2756                 if (ret) {
2757                         /* Same comment as above. */
2758                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2759                         goto out_trans;
2760                 }
2761         } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2762                 /* See the comment in the loop above for the reasoning here. */
2763                 ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode, cur_offset,
2764                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2765                 if (ret) {
2766                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2767                         goto out_trans;
2768                 }
2769
2770         }
2771         if (extent_info) {
2772                 ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2773                                 extent_info, extent_info->data_len,
2774                                 drop_args.bytes_found);
2775                 if (ret) {
2776                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2777                         goto out_trans;
2778                 }
2779         }
2780
2781 out_trans:
2782         if (!trans)
2783                 goto out_free;
2784
2785         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2786         if (ret)
2787                 btrfs_end_transaction(trans);
2788         else
2789                 *trans_out = trans;
2790 out_free:
2791         btrfs_free_block_rsv(fs_info, rsv);
2792 out:
2793         return ret;
2794 }
2795
2796 static int btrfs_punch_hole(struct file *file, loff_t offset, loff_t len)
2797 {
2798         struct inode *inode = file_inode(file);
2799         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
2800         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2801         struct extent_state *cached_state = NULL;
2802         struct btrfs_path *path;
2803         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2804         u64 lockstart;
2805         u64 lockend;
2806         u64 tail_start;
2807         u64 tail_len;
2808         u64 orig_start = offset;
2809         int ret = 0;
2810         bool same_block;
2811         u64 ino_size;
2812         bool truncated_block = false;
2813         bool updated_inode = false;
2814
2815         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2816
2817         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, offset, len);
2818         if (ret)
2819                 goto out_only_mutex;
2820
2821         ino_size = round_up(inode->i_size, fs_info->sectorsize);
2822         ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2823         if (ret < 0)
2824                 goto out_only_mutex;
2825         if (ret && !len) {
2826                 /* Already in a large hole */
2827                 ret = 0;
2828                 goto out_only_mutex;
2829         }
2830
2831         ret = file_modified(file);
2832         if (ret)
2833                 goto out_only_mutex;
2834
2835         lockstart = round_up(offset, fs_info->sectorsize);
2836         lockend = round_down(offset + len, fs_info->sectorsize) - 1;
2837         same_block = (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset))
2838                 == (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1));
2839         /*
2840          * We needn't truncate any block which is beyond the end of the file
2841          * because we are sure there is no data there.
2842          */
2843         /*
2844          * Only do this if we are in the same block and we aren't doing the
2845          * entire block.
2846          */
2847         if (same_block && len < fs_info->sectorsize) {
2848                 if (offset < ino_size) {
2849                         truncated_block = true;
2850                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
2851                                                    0);
2852                 } else {
2853                         ret = 0;
2854                 }
2855                 goto out_only_mutex;
2856         }
2857
2858         /* zero back part of the first block */
2859         if (offset < ino_size) {
2860                 truncated_block = true;
2861                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
2862                 if (ret) {
2863                         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2864                         return ret;
2865                 }
2866         }
2867
2868         /* Check the aligned pages after the first unaligned page,
2869          * if offset != orig_start, which means the first unaligned page
2870          * including several following pages are already in holes,
2871          * the extra check can be skipped */
2872         if (offset == orig_start) {
2873                 /* after truncate page, check hole again */
2874                 len = offset + len - lockstart;
2875                 offset = lockstart;
2876                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2877                 if (ret < 0)
2878                         goto out_only_mutex;
2879                 if (ret && !len) {
2880                         ret = 0;
2881                         goto out_only_mutex;
2882                 }
2883                 lockstart = offset;
2884         }
2885
2886         /* Check the tail unaligned part is in a hole */
2887         tail_start = lockend + 1;
2888         tail_len = offset + len - tail_start;
2889         if (tail_len) {
2890                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &tail_start, &tail_len);
2891                 if (unlikely(ret < 0))
2892                         goto out_only_mutex;
2893                 if (!ret) {
2894                         /* zero the front end of the last page */
2895                         if (tail_start + tail_len < ino_size) {
2896                                 truncated_block = true;
2897                                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode),
2898                                                         tail_start + tail_len,
2899                                                         0, 1);
2900                                 if (ret)
2901                                         goto out_only_mutex;
2902                         }
2903                 }
2904         }
2905
2906         if (lockend < lockstart) {
2907                 ret = 0;
2908                 goto out_only_mutex;
2909         }
2910
2911         btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend, &cached_state);
2912
2913         path = btrfs_alloc_path();
2914         if (!path) {
2915                 ret = -ENOMEM;
2916                 goto out;
2917         }
2918
2919         ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path, lockstart,
2920                                          lockend, NULL, &trans);
2921         btrfs_free_path(path);
2922         if (ret)
2923                 goto out;
2924
2925         ASSERT(trans != NULL);
2926         inode_inc_iversion(inode);
2927         inode_set_mtime_to_ts(inode, inode_set_ctime_current(inode));
2928         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
2929         updated_inode = true;
2930         btrfs_end_transaction(trans);
2931         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
2932 out:
2933         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2934                       &cached_state);
2935 out_only_mutex:
2936         if (!updated_inode && truncated_block && !ret) {
2937                 /*
2938                  * If we only end up zeroing part of a page, we still need to
2939                  * update the inode item, so that all the time fields are
2940                  * updated as well as the necessary btrfs inode in memory fields
2941                  * for detecting, at fsync time, if the inode isn't yet in the
2942                  * log tree or it's there but not up to date.
2943                  */
2944                 struct timespec64 now = inode_set_ctime_current(inode);
2945
2946                 inode_inc_iversion(inode);
2947                 inode_set_mtime_to_ts(inode, now);
2948                 trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
2949                 if (IS_ERR(trans)) {
2950                         ret = PTR_ERR(trans);
2951                 } else {
2952                         int ret2;
2953
2954                         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
2955                         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
2956                         if (!ret)
2957                                 ret = ret2;
2958                 }
2959         }
2960         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
2961         return ret;
2962 }
2963
2964 /* Helper structure to record which range is already reserved */
2965 struct falloc_range {
2966         struct list_head list;
2967         u64 start;
2968         u64 len;
2969 };
2970
2971 /*
2972  * Helper function to add falloc range
2973  *
2974  * Caller should have locked the larger range of extent containing
2975  * [start, len)
2976  */
2977 static int add_falloc_range(struct list_head *head, u64 start, u64 len)
2978 {
2979         struct falloc_range *range = NULL;
2980
2981         if (!list_empty(head)) {
2982                 /*
2983                  * As fallocate iterates by bytenr order, we only need to check
2984                  * the last range.
2985                  */
2986                 range = list_last_entry(head, struct falloc_range, list);
2987                 if (range->start + range->len == start) {
2988                         range->len += len;
2989                         return 0;
2990                 }
2991         }
2992
2993         range = kmalloc(sizeof(*range), GFP_KERNEL);
2994         if (!range)
2995                 return -ENOMEM;
2996         range->start = start;
2997         range->len = len;
2998         list_add_tail(&range->list, head);
2999         return 0;
3000 }
3001
3002 static int btrfs_fallocate_update_isize(struct inode *inode,
3003                                         const u64 end,
3004                                         const int mode)
3005 {
3006         struct btrfs_trans_handle *trans;
3007         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
3008         int ret;
3009         int ret2;
3010
3011         if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE || end <= i_size_read(inode))
3012                 return 0;
3013
3014         trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
3015         if (IS_ERR(trans))
3016                 return PTR_ERR(trans);
3017
3018         inode_set_ctime_current(inode);
3019         i_size_write(inode, end);
3020         btrfs_inode_safe_disk_i_size_write(BTRFS_I(inode), 0);
3021         ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
3022         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
3023
3024         return ret ? ret : ret2;
3025 }
3026
3027 enum {
3028         RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT,
3029         RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT,
3030         RANGE_BOUNDARY_HOLE,
3031 };
3032
3033 static int btrfs_zero_range_check_range_boundary(struct btrfs_inode *inode,
3034                                                  u64 offset)
3035 {
3036         const u64 sectorsize = inode->root->fs_info->sectorsize;
3037         struct extent_map *em;
3038         int ret;
3039
3040         offset = round_down(offset, sectorsize);
3041         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, offset, sectorsize);
3042         if (IS_ERR(em))
3043                 return PTR_ERR(em);
3044
3045         if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE)
3046                 ret = RANGE_BOUNDARY_HOLE;
3047         else if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)
3048                 ret = RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT;
3049         else
3050                 ret = RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT;
3051
3052         free_extent_map(em);
3053         return ret;
3054 }
3055
3056 static int btrfs_zero_range(struct inode *inode,
3057                             loff_t offset,
3058                             loff_t len,
3059                             const int mode)
3060 {
3061         struct btrfs_fs_info *fs_info = BTRFS_I(inode)->root->fs_info;
3062         struct extent_map *em;
3063         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3064         int ret;
3065         u64 alloc_hint = 0;
3066         const u64 sectorsize = fs_info->sectorsize;
3067         u64 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3068         u64 alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
3069         u64 bytes_to_reserve = 0;
3070         bool space_reserved = false;
3071
3072         em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, alloc_start,
3073                               alloc_end - alloc_start);
3074         if (IS_ERR(em)) {
3075                 ret = PTR_ERR(em);
3076                 goto out;
3077         }
3078
3079         /*
3080          * Avoid hole punching and extent allocation for some cases. More cases
3081          * could be considered, but these are unlikely common and we keep things
3082          * as simple as possible for now. Also, intentionally, if the target
3083          * range contains one or more prealloc extents together with regular
3084          * extents and holes, we drop all the existing extents and allocate a
3085          * new prealloc extent, so that we get a larger contiguous disk extent.
3086          */
3087         if (em->start <= alloc_start && (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)) {
3088                 const u64 em_end = em->start + em->len;
3089
3090                 if (em_end >= offset + len) {
3091                         /*
3092                          * The whole range is already a prealloc extent,
3093                          * do nothing except updating the inode's i_size if
3094                          * needed.
3095                          */
3096                         free_extent_map(em);
3097                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
3098                                                            mode);
3099                         goto out;
3100                 }
3101                 /*
3102                  * Part of the range is already a prealloc extent, so operate
3103                  * only on the remaining part of the range.
3104                  */
3105                 alloc_start = em_end;
3106                 ASSERT(IS_ALIGNED(alloc_start, sectorsize));
3107                 len = offset + len - alloc_start;
3108                 offset = alloc_start;
3109                 alloc_hint = em->block_start + em->len;
3110         }
3111         free_extent_map(em);
3112
3113         if (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset) ==
3114             BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1)) {
3115                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, alloc_start, sectorsize);
3116                 if (IS_ERR(em)) {
3117                         ret = PTR_ERR(em);
3118                         goto out;
3119                 }
3120
3121                 if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC) {
3122                         free_extent_map(em);
3123                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
3124                                                            mode);
3125                         goto out;
3126                 }
3127                 if (len < sectorsize && em->block_start != EXTENT_MAP_HOLE) {
3128                         free_extent_map(em);
3129                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
3130                                                    0);
3131                         if (!ret)
3132                                 ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode,
3133                                                                    offset + len,
3134                                                                    mode);
3135                         return ret;
3136                 }
3137                 free_extent_map(em);
3138                 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3139                 alloc_end = alloc_start + sectorsize;
3140                 goto reserve_space;
3141         }
3142
3143         alloc_start = round_up(offset, sectorsize);
3144         alloc_end = round_down(offset + len, sectorsize);
3145
3146         /*
3147          * For unaligned ranges, check the pages at the boundaries, they might
3148          * map to an extent, in which case we need to partially zero them, or
3149          * they might map to a hole, in which case we need our allocation range
3150          * to cover them.
3151          */
3152         if (!IS_ALIGNED(offset, sectorsize)) {
3153                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
3154                                                             offset);
3155                 if (ret < 0)
3156                         goto out;
3157                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
3158                         alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3159                         ret = 0;
3160                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
3161                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
3162                         if (ret)
3163                                 goto out;
3164                 } else {
3165                         ret = 0;
3166                 }
3167         }
3168
3169         if (!IS_ALIGNED(offset + len, sectorsize)) {
3170                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
3171                                                             offset + len);
3172                 if (ret < 0)
3173                         goto out;
3174                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
3175                         alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
3176                         ret = 0;
3177                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
3178                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len,
3179                                                    0, 1);
3180                         if (ret)
3181                                 goto out;
3182                 } else {
3183                         ret = 0;
3184                 }
3185         }
3186
3187 reserve_space:
3188         if (alloc_start < alloc_end) {
3189                 struct extent_state *cached_state = NULL;
3190                 const u64 lockstart = alloc_start;
3191                 const u64 lockend = alloc_end - 1;
3192
3193                 bytes_to_reserve = alloc_end - alloc_start;
3194                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3195                                                       bytes_to_reserve);
3196                 if (ret < 0)
3197                         goto out;
3198                 space_reserved = true;
3199                 btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend,
3200                                             &cached_state);
3201                 ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
3202                                                 alloc_start, bytes_to_reserve);
3203                 if (ret) {
3204                         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
3205                                       lockend, &cached_state);
3206                         goto out;
3207                 }
3208                 ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode, alloc_start,
3209                                                 alloc_end - alloc_start,
3210                                                 fs_info->sectorsize,
3211                                                 offset + len, &alloc_hint);
3212                 unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
3213                               &cached_state);
3214                 /* btrfs_prealloc_file_range releases reserved space on error */
3215                 if (ret) {
3216                         space_reserved = false;
3217                         goto out;
3218                 }
3219         }
3220         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len, mode);
3221  out:
3222         if (ret && space_reserved)
3223                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3224                                                alloc_start, bytes_to_reserve);
3225         extent_changeset_free(data_reserved);
3226
3227         return ret;
3228 }
3229
3230 static long btrfs_fallocate(struct file *file, int mode,
3231                             loff_t offset, loff_t len)
3232 {
3233         struct inode *inode = file_inode(file);
3234         struct extent_state *cached_state = NULL;
3235         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3236         struct falloc_range *range;
3237         struct falloc_range *tmp;
3238         LIST_HEAD(reserve_list);
3239         u64 cur_offset;
3240         u64 last_byte;
3241         u64 alloc_start;
3242         u64 alloc_end;
3243         u64 alloc_hint = 0;
3244         u64 locked_end;
3245         u64 actual_end = 0;
3246         u64 data_space_needed = 0;
3247         u64 data_space_reserved = 0;
3248         u64 qgroup_reserved = 0;
3249         struct extent_map *em;
3250         int blocksize = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->sectorsize;
3251         int ret;
3252
3253         /* Do not allow fallocate in ZONED mode */
3254         if (btrfs_is_zoned(inode_to_fs_info(inode)))
3255                 return -EOPNOTSUPP;
3256
3257         alloc_start = round_down(offset, blocksize);
3258         alloc_end = round_up(offset + len, blocksize);
3259         cur_offset = alloc_start;
3260
3261         /* Make sure we aren't being give some crap mode */
3262         if (mode & ~(FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
3263                      FALLOC_FL_ZERO_RANGE))
3264                 return -EOPNOTSUPP;
3265
3266         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE)
3267                 return btrfs_punch_hole(file, offset, len);
3268
3269         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
3270
3271         if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) && offset + len > inode->i_size) {
3272                 ret = inode_newsize_ok(inode, offset + len);
3273                 if (ret)
3274                         goto out;
3275         }
3276
3277         ret = file_modified(file);
3278         if (ret)
3279                 goto out;
3280
3281         /*
3282          * TODO: Move these two operations after we have checked
3283          * accurate reserved space, or fallocate can still fail but
3284          * with page truncated or size expanded.
3285          *
3286          * But that's a minor problem and won't do much harm BTW.
3287          */
3288         if (alloc_start > inode->i_size) {
3289                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), i_size_read(inode),
3290                                         alloc_start);
3291                 if (ret)
3292                         goto out;
3293         } else if (offset + len > inode->i_size) {
3294                 /*
3295                  * If we are fallocating from the end of the file onward we
3296                  * need to zero out the end of the block if i_size lands in the
3297                  * middle of a block.
3298                  */
3299                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), inode->i_size, 0, 0);
3300                 if (ret)
3301                         goto out;
3302         }
3303
3304         /*
3305          * We have locked the inode at the VFS level (in exclusive mode) and we
3306          * have locked the i_mmap_lock lock (in exclusive mode). Now before
3307          * locking the file range, flush all dealloc in the range and wait for
3308          * all ordered extents in the range to complete. After this we can lock
3309          * the file range and, due to the previous locking we did, we know there
3310          * can't be more delalloc or ordered extents in the range.
3311          */
3312         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, alloc_start,
3313                                        alloc_end - alloc_start);
3314         if (ret)
3315                 goto out;
3316
3317         if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
3318                 ret = btrfs_zero_range(inode, offset, len, mode);
3319                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
3320                 return ret;
3321         }
3322
3323         locked_end = alloc_end - 1;
3324         lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3325                     &cached_state);
3326
3327         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), alloc_start, locked_end);
3328
3329         /* First, check if we exceed the qgroup limit */
3330         while (cur_offset < alloc_end) {
3331                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, cur_offset,
3332                                       alloc_end - cur_offset);
3333                 if (IS_ERR(em)) {
3334                         ret = PTR_ERR(em);
3335                         break;
3336                 }
3337                 last_byte = min(extent_map_end(em), alloc_end);
3338                 actual_end = min_t(u64, extent_map_end(em), offset + len);
3339                 last_byte = ALIGN(last_byte, blocksize);
3340                 if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE ||
3341                     (cur_offset >= inode->i_size &&
3342                      !(em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC))) {
3343                         const u64 range_len = last_byte - cur_offset;
3344
3345                         ret = add_falloc_range(&reserve_list, cur_offset, range_len);
3346                         if (ret < 0) {
3347                                 free_extent_map(em);
3348                                 break;
3349                         }
3350                         ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode),
3351                                         &data_reserved, cur_offset, range_len);
3352                         if (ret < 0) {
3353                                 free_extent_map(em);
3354                                 break;
3355                         }
3356                         qgroup_reserved += range_len;
3357                         data_space_needed += range_len;
3358                 }
3359                 free_extent_map(em);
3360                 cur_offset = last_byte;
3361         }
3362
3363         if (!ret && data_space_needed > 0) {
3364                 /*
3365                  * We are safe to reserve space here as we can't have delalloc
3366                  * in the range, see above.
3367                  */
3368                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3369                                                       data_space_needed);
3370                 if (!ret)
3371                         data_space_reserved = data_space_needed;
3372         }
3373
3374         /*
3375          * If ret is still 0, means we're OK to fallocate.
3376          * Or just cleanup the list and exit.
3377          */
3378         list_for_each_entry_safe(range, tmp, &reserve_list, list) {
3379                 if (!ret) {
3380                         ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode,
3381                                         range->start,
3382                                         range->len, blocksize,
3383                                         offset + len, &alloc_hint);
3384                         /*
3385                          * btrfs_prealloc_file_range() releases space even
3386                          * if it returns an error.
3387                          */
3388                         data_space_reserved -= range->len;
3389                         qgroup_reserved -= range->len;
3390                 } else if (data_space_reserved > 0) {
3391                         btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
3392                                                data_reserved, range->start,
3393                                                range->len);
3394                         data_space_reserved -= range->len;
3395                         qgroup_reserved -= range->len;
3396                 } else if (qgroup_reserved > 0) {
3397                         btrfs_qgroup_free_data(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3398                                                range->start, range->len, NULL);
3399                         qgroup_reserved -= range->len;
3400                 }
3401                 list_del(&range->list);
3402                 kfree(range);
3403         }
3404         if (ret < 0)
3405                 goto out_unlock;
3406
3407         /*
3408          * We didn't need to allocate any more space, but we still extended the
3409          * size of the file so we need to update i_size and the inode item.
3410          */
3411         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, actual_end, mode);
3412 out_unlock:
3413         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3414                       &cached_state);
3415 out:
3416         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
3417         extent_changeset_free(data_reserved);
3418         return ret;
3419 }
3420
3421 /*
3422  * Helper for btrfs_find_delalloc_in_range(). Find a subrange in a given range
3423  * that has unflushed and/or flushing delalloc. There might be other adjacent
3424  * subranges after the one it found, so btrfs_find_delalloc_in_range() keeps
3425  * looping while it gets adjacent subranges, and merging them together.
3426  */
3427 static bool find_delalloc_subrange(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
3428                                    struct extent_state **cached_state,
3429                                    bool *search_io_tree,
3430                                    u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
3431 {
3432         u64 len = end + 1 - start;
3433         u64 delalloc_len = 0;
3434         struct btrfs_ordered_extent *oe;
3435         u64 oe_start;
3436         u64 oe_end;
3437
3438         /*
3439          * Search the io tree first for EXTENT_DELALLOC. If we find any, it
3440          * means we have delalloc (dirty pages) for which writeback has not
3441          * started yet.
3442          */
3443         if (*search_io_tree) {
3444                 spin_lock(&inode->lock);
3445                 if (inode->delalloc_bytes > 0) {
3446                         spin_unlock(&inode->lock);
3447                         *delalloc_start_ret = start;
3448                         delalloc_len = count_range_bits(&inode->io_tree,
3449                                                         delalloc_start_ret, end,
3450                                                         len, EXTENT_DELALLOC, 1,
3451                                                         cached_state);
3452                 } else {
3453                         spin_unlock(&inode->lock);
3454                 }
3455         }
3456
3457         if (delalloc_len > 0) {
3458                 /*
3459                  * If delalloc was found then *delalloc_start_ret has a sector size
3460                  * aligned value (rounded down).
3461                  */
3462                 *delalloc_end_ret = *delalloc_start_ret + delalloc_len - 1;
3463
3464                 if (*delalloc_start_ret == start) {
3465                         /* Delalloc for the whole range, nothing more to do. */
3466                         if (*delalloc_end_ret == end)
3467                                 return true;
3468                         /* Else trim our search range for ordered extents. */
3469                         start = *delalloc_end_ret + 1;
3470                         len = end + 1 - start;
3471                 }
3472         } else {
3473                 /* No delalloc, future calls don't need to search again. */
3474                 *search_io_tree = false;
3475         }
3476
3477         /*
3478          * Now also check if there's any ordered extent in the range.
3479          * We do this because:
3480          *
3481          * 1) When delalloc is flushed, the file range is locked, we clear the
3482          *    EXTENT_DELALLOC bit from the io tree and create an extent map and
3483          *    an ordered extent for the write. So we might just have been called
3484          *    after delalloc is flushed and before the ordered extent completes
3485          *    and inserts the new file extent item in the subvolume's btree;
3486          *
3487          * 2) We may have an ordered extent created by flushing delalloc for a
3488          *    subrange that starts before the subrange we found marked with
3489          *    EXTENT_DELALLOC in the io tree.
3490          *
3491          * We could also use the extent map tree to find such delalloc that is
3492          * being flushed, but using the ordered extents tree is more efficient
3493          * because it's usually much smaller as ordered extents are removed from
3494          * the tree once they complete. With the extent maps, we mau have them
3495          * in the extent map tree for a very long time, and they were either
3496          * created by previous writes or loaded by read operations.
3497          */
3498         oe = btrfs_lookup_first_ordered_range(inode, start, len);
3499         if (!oe)
3500                 return (delalloc_len > 0);
3501
3502         /* The ordered extent may span beyond our search range. */
3503         oe_start = max(oe->file_offset, start);
3504         oe_end = min(oe->file_offset + oe->num_bytes - 1, end);
3505
3506         btrfs_put_ordered_extent(oe);
3507
3508         /* Don't have unflushed delalloc, return the ordered extent range. */
3509         if (delalloc_len == 0) {
3510                 *delalloc_start_ret = oe_start;
3511                 *delalloc_end_ret = oe_end;
3512                 return true;
3513         }
3514
3515         /*
3516          * We have both unflushed delalloc (io_tree) and an ordered extent.
3517          * If the ranges are adjacent returned a combined range, otherwise
3518          * return the leftmost range.
3519          */
3520         if (oe_start < *delalloc_start_ret) {
3521                 if (oe_end < *delalloc_start_ret)
3522                         *delalloc_end_ret = oe_end;
3523                 *delalloc_start_ret = oe_start;
3524         } else if (*delalloc_end_ret + 1 == oe_start) {
3525                 *delalloc_end_ret = oe_end;
3526         }
3527
3528         return true;
3529 }
3530
3531 /*
3532  * Check if there's delalloc in a given range.
3533  *
3534  * @inode:               The inode.
3535  * @start:               The start offset of the range. It does not need to be
3536  *                       sector size aligned.
3537  * @end:                 The end offset (inclusive value) of the search range.
3538  *                       It does not need to be sector size aligned.
3539  * @cached_state:        Extent state record used for speeding up delalloc
3540  *                       searches in the inode's io_tree. Can be NULL.
3541  * @delalloc_start_ret:  Output argument, set to the start offset of the
3542  *                       subrange found with delalloc (may not be sector size
3543  *                       aligned).
3544  * @delalloc_end_ret:    Output argument, set to he end offset (inclusive value)
3545  *                       of the subrange found with delalloc.
3546  *
3547  * Returns true if a subrange with delalloc is found within the given range, and
3548  * if so it sets @delalloc_start_ret and @delalloc_end_ret with the start and
3549  * end offsets of the subrange.
3550  */
3551 bool btrfs_find_delalloc_in_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
3552                                   struct extent_state **cached_state,
3553                                   u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
3554 {
3555         u64 cur_offset = round_down(start, inode->root->fs_info->sectorsize);
3556         u64 prev_delalloc_end = 0;
3557         bool search_io_tree = true;
3558         bool ret = false;
3559
3560         while (cur_offset <= end) {
3561                 u64 delalloc_start;
3562                 u64 delalloc_end;
3563                 bool delalloc;
3564
3565                 delalloc = find_delalloc_subrange(inode, cur_offset, end,
3566                                                   cached_state, &search_io_tree,
3567                                                   &delalloc_start,
3568                                                   &delalloc_end);
3569                 if (!delalloc)
3570                         break;
3571
3572                 if (prev_delalloc_end == 0) {
3573                         /* First subrange found. */
3574                         *delalloc_start_ret = max(delalloc_start, start);
3575                         *delalloc_end_ret = delalloc_end;
3576                         ret = true;
3577                 } else if (delalloc_start == prev_delalloc_end + 1) {
3578                         /* Subrange adjacent to the previous one, merge them. */
3579                         *delalloc_end_ret = delalloc_end;
3580                 } else {
3581                         /* Subrange not adjacent to the previous one, exit. */
3582                         break;
3583                 }
3584
3585                 prev_delalloc_end = delalloc_end;
3586                 cur_offset = delalloc_end + 1;
3587                 cond_resched();
3588         }
3589
3590         return ret;
3591 }
3592
3593 /*
3594  * Check if there's a hole or delalloc range in a range representing a hole (or
3595  * prealloc extent) found in the inode's subvolume btree.
3596  *
3597  * @inode:      The inode.
3598  * @whence:     Seek mode (SEEK_DATA or SEEK_HOLE).
3599  * @start:      Start offset of the hole region. It does not need to be sector
3600  *              size aligned.
3601  * @end:        End offset (inclusive value) of the hole region. It does not
3602  *              need to be sector size aligned.
3603  * @start_ret:  Return parameter, used to set the start of the subrange in the
3604  *              hole that matches the search criteria (seek mode), if such
3605  *              subrange is found (return value of the function is true).
3606  *              The value returned here may not be sector size aligned.
3607  *
3608  * Returns true if a subrange matching the given seek mode is found, and if one
3609  * is found, it updates @start_ret with the start of the subrange.
3610  */
3611 static bool find_desired_extent_in_hole(struct btrfs_inode *inode, int whence,
3612                                         struct extent_state **cached_state,
3613                                         u64 start, u64 end, u64 *start_ret)
3614 {
3615         u64 delalloc_start;
3616         u64 delalloc_end;
3617         bool delalloc;
3618
3619         delalloc = btrfs_find_delalloc_in_range(inode, start, end, cached_state,
3620                                                 &delalloc_start, &delalloc_end);
3621         if (delalloc && whence == SEEK_DATA) {
3622                 *start_ret = delalloc_start;
3623                 return true;
3624         }
3625
3626         if (delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
3627                 /*
3628                  * We found delalloc but it starts after out start offset. So we
3629                  * have a hole between our start offset and the delalloc start.
3630                  */
3631                 if (start < delalloc_start) {
3632                         *start_ret = start;
3633                         return true;
3634                 }
3635                 /*
3636                  * Delalloc range starts at our start offset.
3637                  * If the delalloc range's length is smaller than our range,
3638                  * then it means we have a hole that starts where the delalloc
3639                  * subrange ends.
3640                  */
3641                 if (delalloc_end < end) {
3642                         *start_ret = delalloc_end + 1;
3643                         return true;
3644                 }
3645
3646                 /* There's delalloc for the whole range. */
3647                 return false;
3648         }
3649
3650         if (!delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
3651                 *start_ret = start;
3652                 return true;
3653         }
3654
3655         /*
3656          * No delalloc in the range and we are seeking for data. The caller has
3657          * to iterate to the next extent item in the subvolume btree.
3658          */
3659         return false;
3660 }
3661
3662 static loff_t find_desired_extent(struct file *file, loff_t offset, int whence)
3663 {
3664         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file->f_mapping->host);
3665         struct btrfs_file_private *private = file->private_data;
3666         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
3667         struct extent_state *cached_state = NULL;
3668         struct extent_state **delalloc_cached_state;
3669         const loff_t i_size = i_size_read(&inode->vfs_inode);
3670         const u64 ino = btrfs_ino(inode);
3671         struct btrfs_root *root = inode->root;
3672         struct btrfs_path *path;
3673         struct btrfs_key key;
3674         u64 last_extent_end;
3675         u64 lockstart;
3676         u64 lockend;
3677         u64 start;
3678         int ret;
3679         bool found = false;
3680
3681         if (i_size == 0 || offset >= i_size)
3682                 return -ENXIO;
3683
3684         /*
3685          * Quick path. If the inode has no prealloc extents and its number of
3686          * bytes used matches its i_size, then it can not have holes.
3687          */
3688         if (whence == SEEK_HOLE &&
3689             !(inode->flags & BTRFS_INODE_PREALLOC) &&
3690             inode_get_bytes(&inode->vfs_inode) == i_size)
3691                 return i_size;
3692
3693         if (!private) {
3694                 private = kzalloc(sizeof(*private), GFP_KERNEL);
3695                 /*
3696                  * No worries if memory allocation failed.
3697                  * The private structure is used only for speeding up multiple
3698                  * lseek SEEK_HOLE/DATA calls to a file when there's delalloc,
3699                  * so everything will still be correct.
3700                  */
3701                 file->private_data = private;
3702         }
3703
3704         if (private)
3705                 delalloc_cached_state = &private->llseek_cached_state;
3706         else
3707                 delalloc_cached_state = NULL;
3708
3709         /*
3710          * offset can be negative, in this case we start finding DATA/HOLE from
3711          * the very start of the file.
3712          */
3713         start = max_t(loff_t, 0, offset);
3714
3715         lockstart = round_down(start, fs_info->sectorsize);
3716         lockend = round_up(i_size, fs_info->sectorsize);
3717         if (lockend <= lockstart)
3718                 lockend = lockstart + fs_info->sectorsize;
3719         lockend--;
3720
3721         path = btrfs_alloc_path();
3722         if (!path)
3723                 return -ENOMEM;
3724         path->reada = READA_FORWARD;
3725
3726         key.objectid = ino;
3727         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
3728         key.offset = start;
3729
3730         last_extent_end = lockstart;
3731
3732         lock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3733
3734         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
3735         if (ret < 0) {
3736                 goto out;
3737         } else if (ret > 0 && path->slots[0] > 0) {
3738                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key, path->slots[0] - 1);
3739                 if (key.objectid == ino && key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3740                         path->slots[0]--;
3741         }
3742
3743         while (start < i_size) {
3744                 struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
3745                 struct btrfs_file_extent_item *extent;
3746                 u64 extent_end;
3747                 u8 type;
3748
3749                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
3750                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
3751                         if (ret < 0)
3752                                 goto out;
3753                         else if (ret > 0)
3754                                 break;
3755
3756                         leaf = path->nodes[0];
3757                 }
3758
3759                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
3760                 if (key.objectid != ino || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3761                         break;
3762
3763                 extent_end = btrfs_file_extent_end(path);
3764
3765                 /*
3766                  * In the first iteration we may have a slot that points to an
3767                  * extent that ends before our start offset, so skip it.
3768                  */
3769                 if (extent_end <= start) {
3770                         path->slots[0]++;
3771                         continue;
3772                 }
3773
3774                 /* We have an implicit hole, NO_HOLES feature is likely set. */
3775                 if (last_extent_end < key.offset) {
3776                         u64 search_start = last_extent_end;
3777                         u64 found_start;
3778
3779                         /*
3780                          * First iteration, @start matches @offset and it's
3781                          * within the hole.
3782                          */
3783                         if (start == offset)
3784                                 search_start = offset;
3785
3786                         found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3787                                                             delalloc_cached_state,
3788                                                             search_start,
3789                                                             key.offset - 1,
3790                                                             &found_start);
3791                         if (found) {
3792                                 start = found_start;
3793                                 break;
3794                         }
3795                         /*
3796                          * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
3797                          * implicit hole range, so need to analyze the extent.
3798                          */
3799                 }
3800
3801                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
3802                                         struct btrfs_file_extent_item);
3803                 type = btrfs_file_extent_type(leaf, extent);
3804
3805                 /*
3806                  * Can't access the extent's disk_bytenr field if this is an
3807                  * inline extent, since at that offset, it's where the extent
3808                  * data starts.
3809                  */
3810                 if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC ||
3811                     (type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG &&
3812                      btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, extent) == 0)) {
3813                         /*
3814                          * Explicit hole or prealloc extent, search for delalloc.
3815                          * A prealloc extent is treated like a hole.
3816                          */
3817                         u64 search_start = key.offset;
3818                         u64 found_start;
3819
3820                         /*
3821                          * First iteration, @start matches @offset and it's
3822                          * within the hole.
3823                          */
3824                         if (start == offset)
3825                                 search_start = offset;
3826
3827                         found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3828                                                             delalloc_cached_state,
3829                                                             search_start,
3830                                                             extent_end - 1,
3831                                                             &found_start);
3832                         if (found) {
3833                                 start = found_start;
3834                                 break;
3835                         }
3836                         /*
3837                          * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
3838                          * implicit hole range, so need to analyze the next
3839                          * extent item.
3840                          */
3841                 } else {
3842                         /*
3843                          * Found a regular or inline extent.
3844                          * If we are seeking for data, adjust the start offset
3845                          * and stop, we're done.
3846                          */
3847                         if (whence == SEEK_DATA) {
3848                                 start = max_t(u64, key.offset, offset);
3849                                 found = true;
3850                                 break;
3851                         }
3852                         /*
3853                          * Else, we are seeking for a hole, check the next file
3854                          * extent item.
3855                          */
3856                 }
3857
3858                 start = extent_end;
3859                 last_extent_end = extent_end;
3860                 path->slots[0]++;
3861                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3862                         ret = -EINTR;
3863                         goto out;
3864                 }
3865                 cond_resched();
3866         }
3867
3868         /* We have an implicit hole from the last extent found up to i_size. */
3869         if (!found && start < i_size) {
3870                 found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3871                                                     delalloc_cached_state, start,
3872                                                     i_size - 1, &start);
3873                 if (!found)
3874                         start = i_size;
3875         }
3876
3877 out:
3878         unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3879         btrfs_free_path(path);
3880
3881         if (ret < 0)
3882                 return ret;
3883
3884         if (whence == SEEK_DATA && start >= i_size)
3885                 return -ENXIO;
3886
3887         return min_t(loff_t, start, i_size);
3888 }
3889
3890 static loff_t btrfs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
3891 {
3892         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3893
3894         switch (whence) {
3895         default:
3896                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
3897         case SEEK_DATA:
3898         case SEEK_HOLE:
3899                 btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
3900                 offset = find_desired_extent(file, offset, whence);
3901                 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
3902                 break;
3903         }
3904
3905         if (offset < 0)
3906                 return offset;
3907
3908         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
3909 }
3910
3911 static int btrfs_file_open(struct inode *inode, struct file *filp)
3912 {
3913         int ret;
3914
3915         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_CAN_ODIRECT;
3916
3917         ret = fsverity_file_open(inode, filp);
3918         if (ret)
3919                 return ret;
3920         return generic_file_open(inode, filp);
3921 }
3922
3923 static int check_direct_read(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3924                              const struct iov_iter *iter, loff_t offset)
3925 {
3926         int ret;
3927         int i, seg;
3928
3929         ret = check_direct_IO(fs_info, iter, offset);
3930         if (ret < 0)
3931                 return ret;
3932
3933         if (!iter_is_iovec(iter))
3934                 return 0;
3935
3936         for (seg = 0; seg < iter->nr_segs; seg++) {
3937                 for (i = seg + 1; i < iter->nr_segs; i++) {
3938                         const struct iovec *iov1 = iter_iov(iter) + seg;
3939                         const struct iovec *iov2 = iter_iov(iter) + i;
3940
3941                         if (iov1->iov_base == iov2->iov_base)
3942                                 return -EINVAL;
3943                 }
3944         }
3945         return 0;
3946 }
3947
3948 static ssize_t btrfs_direct_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
3949 {
3950         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
3951         size_t prev_left = 0;
3952         ssize_t read = 0;
3953         ssize_t ret;
3954
3955         if (fsverity_active(inode))
3956                 return 0;
3957
3958         if (check_direct_read(inode_to_fs_info(inode), to, iocb->ki_pos))
3959                 return 0;
3960
3961         btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
3962 again:
3963         /*
3964          * This is similar to what we do for direct IO writes, see the comment
3965          * at btrfs_direct_write(), but we also disable page faults in addition
3966          * to disabling them only at the iov_iter level. This is because when
3967          * reading from a hole or prealloc extent, iomap calls iov_iter_zero(),
3968          * which can still trigger page fault ins despite having set ->nofault
3969          * to true of our 'to' iov_iter.
3970          *
3971          * The difference to direct IO writes is that we deadlock when trying
3972          * to lock the extent range in the inode's tree during he page reads
3973          * triggered by the fault in (while for writes it is due to waiting for
3974          * our own ordered extent). This is because for direct IO reads,
3975          * btrfs_dio_iomap_begin() returns with the extent range locked, which
3976          * is only unlocked in the endio callback (end_bio_extent_readpage()).
3977          */
3978         pagefault_disable();
3979         to->nofault = true;
3980         ret = btrfs_dio_read(iocb, to, read);
3981         to->nofault = false;
3982         pagefault_enable();
3983
3984         /* No increment (+=) because iomap returns a cumulative value. */
3985         if (ret > 0)
3986                 read = ret;
3987
3988         if (iov_iter_count(to) > 0 && (ret == -EFAULT || ret > 0)) {
3989                 const size_t left = iov_iter_count(to);
3990
3991                 if (left == prev_left) {
3992                         /*
3993                          * We didn't make any progress since the last attempt,
3994                          * fallback to a buffered read for the remainder of the
3995                          * range. This is just to avoid any possibility of looping
3996                          * for too long.
3997                          */
3998                         ret = read;
3999                 } else {
4000                         /*
4001                          * We made some progress since the last retry or this is
4002                          * the first time we are retrying. Fault in as many pages
4003                          * as possible and retry.
4004                          */
4005                         fault_in_iov_iter_writeable(to, left);
4006                         prev_left = left;
4007                         goto again;
4008                 }
4009         }
4010         btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
4011         return ret < 0 ? ret : read;
4012 }
4013
4014 static ssize_t btrfs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
4015 {
4016         ssize_t ret = 0;
4017
4018         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
4019                 ret = btrfs_direct_read(iocb, to);
4020                 if (ret < 0 || !iov_iter_count(to) ||
4021                     iocb->ki_pos >= i_size_read(file_inode(iocb->ki_filp)))
4022                         return ret;
4023         }
4024
4025         return filemap_read(iocb, to, ret);
4026 }
4027
4028 const struct file_operations btrfs_file_operations = {
4029         .llseek         = btrfs_file_llseek,
4030         .read_iter      = btrfs_file_read_iter,
4031         .splice_read    = filemap_splice_read,
4032         .write_iter     = btrfs_file_write_iter,
4033         .splice_write   = iter_file_splice_write,
4034         .mmap           = btrfs_file_mmap,
4035         .open           = btrfs_file_open,
4036         .release        = btrfs_release_file,
4037         .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
4038         .fsync          = btrfs_sync_file,
4039         .fallocate      = btrfs_fallocate,
4040         .unlocked_ioctl = btrfs_ioctl,
4041 #ifdef CONFIG_COMPAT
4042         .compat_ioctl   = btrfs_compat_ioctl,
4043 #endif
4044         .remap_file_range = btrfs_remap_file_range,
4045         .fop_flags      = FOP_BUFFER_RASYNC | FOP_BUFFER_WASYNC,
4046 };
4047
4048 int btrfs_fdatawrite_range(struct inode *inode, loff_t start, loff_t end)
4049 {
4050         int ret;
4051
4052         /*
4053          * So with compression we will find and lock a dirty page and clear the
4054          * first one as dirty, setup an async extent, and immediately return
4055          * with the entire range locked but with nobody actually marked with
4056          * writeback.  So we can't just filemap_write_and_wait_range() and
4057          * expect it to work since it will just kick off a thread to do the
4058          * actual work.  So we need to call filemap_fdatawrite_range _again_
4059          * since it will wait on the page lock, which won't be unlocked until
4060          * after the pages have been marked as writeback and so we're good to go
4061          * from there.  We have to do this otherwise we'll miss the ordered
4062          * extents and that results in badness.  Please Josef, do not think you
4063          * know better and pull this out at some point in the future, it is
4064          * right and you are wrong.
4065          */
4066         ret = filemap_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end);
4067         if (!ret && test_bit(BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT,
4068                              &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
4069                 ret = filemap_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end);
4070
4071         return ret;
4072 }
This page took 0.273687 seconds and 4 git commands to generate.