]> Git Repo - linux.git/blob - fs/btrfs/file.c
zstd: import usptream v1.5.2
[linux.git] / fs / btrfs / file.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #include <linux/fs.h>
7 #include <linux/pagemap.h>
8 #include <linux/time.h>
9 #include <linux/init.h>
10 #include <linux/string.h>
11 #include <linux/backing-dev.h>
12 #include <linux/falloc.h>
13 #include <linux/writeback.h>
14 #include <linux/compat.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/btrfs.h>
17 #include <linux/uio.h>
18 #include <linux/iversion.h>
19 #include <linux/fsverity.h>
20 #include "ctree.h"
21 #include "disk-io.h"
22 #include "transaction.h"
23 #include "btrfs_inode.h"
24 #include "print-tree.h"
25 #include "tree-log.h"
26 #include "locking.h"
27 #include "volumes.h"
28 #include "qgroup.h"
29 #include "compression.h"
30 #include "delalloc-space.h"
31 #include "reflink.h"
32 #include "subpage.h"
33
34 static struct kmem_cache *btrfs_inode_defrag_cachep;
35 /*
36  * when auto defrag is enabled we
37  * queue up these defrag structs to remember which
38  * inodes need defragging passes
39  */
40 struct inode_defrag {
41         struct rb_node rb_node;
42         /* objectid */
43         u64 ino;
44         /*
45          * transid where the defrag was added, we search for
46          * extents newer than this
47          */
48         u64 transid;
49
50         /* root objectid */
51         u64 root;
52
53         /*
54          * The extent size threshold for autodefrag.
55          *
56          * This value is different for compressed/non-compressed extents,
57          * thus needs to be passed from higher layer.
58          * (aka, inode_should_defrag())
59          */
60         u32 extent_thresh;
61 };
62
63 static int __compare_inode_defrag(struct inode_defrag *defrag1,
64                                   struct inode_defrag *defrag2)
65 {
66         if (defrag1->root > defrag2->root)
67                 return 1;
68         else if (defrag1->root < defrag2->root)
69                 return -1;
70         else if (defrag1->ino > defrag2->ino)
71                 return 1;
72         else if (defrag1->ino < defrag2->ino)
73                 return -1;
74         else
75                 return 0;
76 }
77
78 /* pop a record for an inode into the defrag tree.  The lock
79  * must be held already
80  *
81  * If you're inserting a record for an older transid than an
82  * existing record, the transid already in the tree is lowered
83  *
84  * If an existing record is found the defrag item you
85  * pass in is freed
86  */
87 static int __btrfs_add_inode_defrag(struct btrfs_inode *inode,
88                                     struct inode_defrag *defrag)
89 {
90         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
91         struct inode_defrag *entry;
92         struct rb_node **p;
93         struct rb_node *parent = NULL;
94         int ret;
95
96         p = &fs_info->defrag_inodes.rb_node;
97         while (*p) {
98                 parent = *p;
99                 entry = rb_entry(parent, struct inode_defrag, rb_node);
100
101                 ret = __compare_inode_defrag(defrag, entry);
102                 if (ret < 0)
103                         p = &parent->rb_left;
104                 else if (ret > 0)
105                         p = &parent->rb_right;
106                 else {
107                         /* if we're reinserting an entry for
108                          * an old defrag run, make sure to
109                          * lower the transid of our existing record
110                          */
111                         if (defrag->transid < entry->transid)
112                                 entry->transid = defrag->transid;
113                         entry->extent_thresh = min(defrag->extent_thresh,
114                                                    entry->extent_thresh);
115                         return -EEXIST;
116                 }
117         }
118         set_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &inode->runtime_flags);
119         rb_link_node(&defrag->rb_node, parent, p);
120         rb_insert_color(&defrag->rb_node, &fs_info->defrag_inodes);
121         return 0;
122 }
123
124 static inline int __need_auto_defrag(struct btrfs_fs_info *fs_info)
125 {
126         if (!btrfs_test_opt(fs_info, AUTO_DEFRAG))
127                 return 0;
128
129         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
130                 return 0;
131
132         return 1;
133 }
134
135 /*
136  * insert a defrag record for this inode if auto defrag is
137  * enabled
138  */
139 int btrfs_add_inode_defrag(struct btrfs_trans_handle *trans,
140                            struct btrfs_inode *inode, u32 extent_thresh)
141 {
142         struct btrfs_root *root = inode->root;
143         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
144         struct inode_defrag *defrag;
145         u64 transid;
146         int ret;
147
148         if (!__need_auto_defrag(fs_info))
149                 return 0;
150
151         if (test_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &inode->runtime_flags))
152                 return 0;
153
154         if (trans)
155                 transid = trans->transid;
156         else
157                 transid = inode->root->last_trans;
158
159         defrag = kmem_cache_zalloc(btrfs_inode_defrag_cachep, GFP_NOFS);
160         if (!defrag)
161                 return -ENOMEM;
162
163         defrag->ino = btrfs_ino(inode);
164         defrag->transid = transid;
165         defrag->root = root->root_key.objectid;
166         defrag->extent_thresh = extent_thresh;
167
168         spin_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
169         if (!test_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &inode->runtime_flags)) {
170                 /*
171                  * If we set IN_DEFRAG flag and evict the inode from memory,
172                  * and then re-read this inode, this new inode doesn't have
173                  * IN_DEFRAG flag. At the case, we may find the existed defrag.
174                  */
175                 ret = __btrfs_add_inode_defrag(inode, defrag);
176                 if (ret)
177                         kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
178         } else {
179                 kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
180         }
181         spin_unlock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
182         return 0;
183 }
184
185 /*
186  * pick the defragable inode that we want, if it doesn't exist, we will get
187  * the next one.
188  */
189 static struct inode_defrag *
190 btrfs_pick_defrag_inode(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 root, u64 ino)
191 {
192         struct inode_defrag *entry = NULL;
193         struct inode_defrag tmp;
194         struct rb_node *p;
195         struct rb_node *parent = NULL;
196         int ret;
197
198         tmp.ino = ino;
199         tmp.root = root;
200
201         spin_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
202         p = fs_info->defrag_inodes.rb_node;
203         while (p) {
204                 parent = p;
205                 entry = rb_entry(parent, struct inode_defrag, rb_node);
206
207                 ret = __compare_inode_defrag(&tmp, entry);
208                 if (ret < 0)
209                         p = parent->rb_left;
210                 else if (ret > 0)
211                         p = parent->rb_right;
212                 else
213                         goto out;
214         }
215
216         if (parent && __compare_inode_defrag(&tmp, entry) > 0) {
217                 parent = rb_next(parent);
218                 if (parent)
219                         entry = rb_entry(parent, struct inode_defrag, rb_node);
220                 else
221                         entry = NULL;
222         }
223 out:
224         if (entry)
225                 rb_erase(parent, &fs_info->defrag_inodes);
226         spin_unlock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
227         return entry;
228 }
229
230 void btrfs_cleanup_defrag_inodes(struct btrfs_fs_info *fs_info)
231 {
232         struct inode_defrag *defrag;
233         struct rb_node *node;
234
235         spin_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
236         node = rb_first(&fs_info->defrag_inodes);
237         while (node) {
238                 rb_erase(node, &fs_info->defrag_inodes);
239                 defrag = rb_entry(node, struct inode_defrag, rb_node);
240                 kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
241
242                 cond_resched_lock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
243
244                 node = rb_first(&fs_info->defrag_inodes);
245         }
246         spin_unlock(&fs_info->defrag_inodes_lock);
247 }
248
249 #define BTRFS_DEFRAG_BATCH      1024
250
251 static int __btrfs_run_defrag_inode(struct btrfs_fs_info *fs_info,
252                                     struct inode_defrag *defrag)
253 {
254         struct btrfs_root *inode_root;
255         struct inode *inode;
256         struct btrfs_ioctl_defrag_range_args range;
257         int ret = 0;
258         u64 cur = 0;
259
260 again:
261         if (test_bit(BTRFS_FS_STATE_REMOUNTING, &fs_info->fs_state))
262                 goto cleanup;
263         if (!__need_auto_defrag(fs_info))
264                 goto cleanup;
265
266         /* get the inode */
267         inode_root = btrfs_get_fs_root(fs_info, defrag->root, true);
268         if (IS_ERR(inode_root)) {
269                 ret = PTR_ERR(inode_root);
270                 goto cleanup;
271         }
272
273         inode = btrfs_iget(fs_info->sb, defrag->ino, inode_root);
274         btrfs_put_root(inode_root);
275         if (IS_ERR(inode)) {
276                 ret = PTR_ERR(inode);
277                 goto cleanup;
278         }
279
280         if (cur >= i_size_read(inode)) {
281                 iput(inode);
282                 goto cleanup;
283         }
284
285         /* do a chunk of defrag */
286         clear_bit(BTRFS_INODE_IN_DEFRAG, &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
287         memset(&range, 0, sizeof(range));
288         range.len = (u64)-1;
289         range.start = cur;
290         range.extent_thresh = defrag->extent_thresh;
291
292         sb_start_write(fs_info->sb);
293         ret = btrfs_defrag_file(inode, NULL, &range, defrag->transid,
294                                        BTRFS_DEFRAG_BATCH);
295         sb_end_write(fs_info->sb);
296         iput(inode);
297
298         if (ret < 0)
299                 goto cleanup;
300
301         cur = max(cur + fs_info->sectorsize, range.start);
302         goto again;
303
304 cleanup:
305         kmem_cache_free(btrfs_inode_defrag_cachep, defrag);
306         return ret;
307 }
308
309 /*
310  * run through the list of inodes in the FS that need
311  * defragging
312  */
313 int btrfs_run_defrag_inodes(struct btrfs_fs_info *fs_info)
314 {
315         struct inode_defrag *defrag;
316         u64 first_ino = 0;
317         u64 root_objectid = 0;
318
319         atomic_inc(&fs_info->defrag_running);
320         while (1) {
321                 /* Pause the auto defragger. */
322                 if (test_bit(BTRFS_FS_STATE_REMOUNTING,
323                              &fs_info->fs_state))
324                         break;
325
326                 if (!__need_auto_defrag(fs_info))
327                         break;
328
329                 /* find an inode to defrag */
330                 defrag = btrfs_pick_defrag_inode(fs_info, root_objectid,
331                                                  first_ino);
332                 if (!defrag) {
333                         if (root_objectid || first_ino) {
334                                 root_objectid = 0;
335                                 first_ino = 0;
336                                 continue;
337                         } else {
338                                 break;
339                         }
340                 }
341
342                 first_ino = defrag->ino + 1;
343                 root_objectid = defrag->root;
344
345                 __btrfs_run_defrag_inode(fs_info, defrag);
346         }
347         atomic_dec(&fs_info->defrag_running);
348
349         /*
350          * during unmount, we use the transaction_wait queue to
351          * wait for the defragger to stop
352          */
353         wake_up(&fs_info->transaction_wait);
354         return 0;
355 }
356
357 /* simple helper to fault in pages and copy.  This should go away
358  * and be replaced with calls into generic code.
359  */
360 static noinline int btrfs_copy_from_user(loff_t pos, size_t write_bytes,
361                                          struct page **prepared_pages,
362                                          struct iov_iter *i)
363 {
364         size_t copied = 0;
365         size_t total_copied = 0;
366         int pg = 0;
367         int offset = offset_in_page(pos);
368
369         while (write_bytes > 0) {
370                 size_t count = min_t(size_t,
371                                      PAGE_SIZE - offset, write_bytes);
372                 struct page *page = prepared_pages[pg];
373                 /*
374                  * Copy data from userspace to the current page
375                  */
376                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, count, i);
377
378                 /* Flush processor's dcache for this page */
379                 flush_dcache_page(page);
380
381                 /*
382                  * if we get a partial write, we can end up with
383                  * partially up to date pages.  These add
384                  * a lot of complexity, so make sure they don't
385                  * happen by forcing this copy to be retried.
386                  *
387                  * The rest of the btrfs_file_write code will fall
388                  * back to page at a time copies after we return 0.
389                  */
390                 if (unlikely(copied < count)) {
391                         if (!PageUptodate(page)) {
392                                 iov_iter_revert(i, copied);
393                                 copied = 0;
394                         }
395                         if (!copied)
396                                 break;
397                 }
398
399                 write_bytes -= copied;
400                 total_copied += copied;
401                 offset += copied;
402                 if (offset == PAGE_SIZE) {
403                         pg++;
404                         offset = 0;
405                 }
406         }
407         return total_copied;
408 }
409
410 /*
411  * unlocks pages after btrfs_file_write is done with them
412  */
413 static void btrfs_drop_pages(struct btrfs_fs_info *fs_info,
414                              struct page **pages, size_t num_pages,
415                              u64 pos, u64 copied)
416 {
417         size_t i;
418         u64 block_start = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
419         u64 block_len = round_up(pos + copied, fs_info->sectorsize) - block_start;
420
421         ASSERT(block_len <= U32_MAX);
422         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
423                 /* page checked is some magic around finding pages that
424                  * have been modified without going through btrfs_set_page_dirty
425                  * clear it here. There should be no need to mark the pages
426                  * accessed as prepare_pages should have marked them accessed
427                  * in prepare_pages via find_or_create_page()
428                  */
429                 btrfs_page_clamp_clear_checked(fs_info, pages[i], block_start,
430                                                block_len);
431                 unlock_page(pages[i]);
432                 put_page(pages[i]);
433         }
434 }
435
436 /*
437  * After btrfs_copy_from_user(), update the following things for delalloc:
438  * - Mark newly dirtied pages as DELALLOC in the io tree.
439  *   Used to advise which range is to be written back.
440  * - Mark modified pages as Uptodate/Dirty and not needing COW fixup
441  * - Update inode size for past EOF write
442  */
443 int btrfs_dirty_pages(struct btrfs_inode *inode, struct page **pages,
444                       size_t num_pages, loff_t pos, size_t write_bytes,
445                       struct extent_state **cached, bool noreserve)
446 {
447         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
448         int err = 0;
449         int i;
450         u64 num_bytes;
451         u64 start_pos;
452         u64 end_of_last_block;
453         u64 end_pos = pos + write_bytes;
454         loff_t isize = i_size_read(&inode->vfs_inode);
455         unsigned int extra_bits = 0;
456
457         if (write_bytes == 0)
458                 return 0;
459
460         if (noreserve)
461                 extra_bits |= EXTENT_NORESERVE;
462
463         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
464         num_bytes = round_up(write_bytes + pos - start_pos,
465                              fs_info->sectorsize);
466         ASSERT(num_bytes <= U32_MAX);
467
468         end_of_last_block = start_pos + num_bytes - 1;
469
470         /*
471          * The pages may have already been dirty, clear out old accounting so
472          * we can set things up properly
473          */
474         clear_extent_bit(&inode->io_tree, start_pos, end_of_last_block,
475                          EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING | EXTENT_DEFRAG,
476                          cached);
477
478         err = btrfs_set_extent_delalloc(inode, start_pos, end_of_last_block,
479                                         extra_bits, cached);
480         if (err)
481                 return err;
482
483         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
484                 struct page *p = pages[i];
485
486                 btrfs_page_clamp_set_uptodate(fs_info, p, start_pos, num_bytes);
487                 btrfs_page_clamp_clear_checked(fs_info, p, start_pos, num_bytes);
488                 btrfs_page_clamp_set_dirty(fs_info, p, start_pos, num_bytes);
489         }
490
491         /*
492          * we've only changed i_size in ram, and we haven't updated
493          * the disk i_size.  There is no need to log the inode
494          * at this time.
495          */
496         if (end_pos > isize)
497                 i_size_write(&inode->vfs_inode, end_pos);
498         return 0;
499 }
500
501 /*
502  * this is very complex, but the basic idea is to drop all extents
503  * in the range start - end.  hint_block is filled in with a block number
504  * that would be a good hint to the block allocator for this file.
505  *
506  * If an extent intersects the range but is not entirely inside the range
507  * it is either truncated or split.  Anything entirely inside the range
508  * is deleted from the tree.
509  *
510  * Note: the VFS' inode number of bytes is not updated, it's up to the caller
511  * to deal with that. We set the field 'bytes_found' of the arguments structure
512  * with the number of allocated bytes found in the target range, so that the
513  * caller can update the inode's number of bytes in an atomic way when
514  * replacing extents in a range to avoid races with stat(2).
515  */
516 int btrfs_drop_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
517                        struct btrfs_root *root, struct btrfs_inode *inode,
518                        struct btrfs_drop_extents_args *args)
519 {
520         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
521         struct extent_buffer *leaf;
522         struct btrfs_file_extent_item *fi;
523         struct btrfs_ref ref = { 0 };
524         struct btrfs_key key;
525         struct btrfs_key new_key;
526         u64 ino = btrfs_ino(inode);
527         u64 search_start = args->start;
528         u64 disk_bytenr = 0;
529         u64 num_bytes = 0;
530         u64 extent_offset = 0;
531         u64 extent_end = 0;
532         u64 last_end = args->start;
533         int del_nr = 0;
534         int del_slot = 0;
535         int extent_type;
536         int recow;
537         int ret;
538         int modify_tree = -1;
539         int update_refs;
540         int found = 0;
541         struct btrfs_path *path = args->path;
542
543         args->bytes_found = 0;
544         args->extent_inserted = false;
545
546         /* Must always have a path if ->replace_extent is true */
547         ASSERT(!(args->replace_extent && !args->path));
548
549         if (!path) {
550                 path = btrfs_alloc_path();
551                 if (!path) {
552                         ret = -ENOMEM;
553                         goto out;
554                 }
555         }
556
557         if (args->drop_cache)
558                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, args->start, args->end - 1, false);
559
560         if (args->start >= inode->disk_i_size && !args->replace_extent)
561                 modify_tree = 0;
562
563         update_refs = (root->root_key.objectid != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);
564         while (1) {
565                 recow = 0;
566                 ret = btrfs_lookup_file_extent(trans, root, path, ino,
567                                                search_start, modify_tree);
568                 if (ret < 0)
569                         break;
570                 if (ret > 0 && path->slots[0] > 0 && search_start == args->start) {
571                         leaf = path->nodes[0];
572                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0] - 1);
573                         if (key.objectid == ino &&
574                             key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
575                                 path->slots[0]--;
576                 }
577                 ret = 0;
578 next_slot:
579                 leaf = path->nodes[0];
580                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
581                         BUG_ON(del_nr > 0);
582                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
583                         if (ret < 0)
584                                 break;
585                         if (ret > 0) {
586                                 ret = 0;
587                                 break;
588                         }
589                         leaf = path->nodes[0];
590                         recow = 1;
591                 }
592
593                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
594
595                 if (key.objectid > ino)
596                         break;
597                 if (WARN_ON_ONCE(key.objectid < ino) ||
598                     key.type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
599                         ASSERT(del_nr == 0);
600                         path->slots[0]++;
601                         goto next_slot;
602                 }
603                 if (key.type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY || key.offset >= args->end)
604                         break;
605
606                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
607                                     struct btrfs_file_extent_item);
608                 extent_type = btrfs_file_extent_type(leaf, fi);
609
610                 if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
611                     extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
612                         disk_bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
613                         num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
614                         extent_offset = btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
615                         extent_end = key.offset +
616                                 btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
617                 } else if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
618                         extent_end = key.offset +
619                                 btrfs_file_extent_ram_bytes(leaf, fi);
620                 } else {
621                         /* can't happen */
622                         BUG();
623                 }
624
625                 /*
626                  * Don't skip extent items representing 0 byte lengths. They
627                  * used to be created (bug) if while punching holes we hit
628                  * -ENOSPC condition. So if we find one here, just ensure we
629                  * delete it, otherwise we would insert a new file extent item
630                  * with the same key (offset) as that 0 bytes length file
631                  * extent item in the call to setup_items_for_insert() later
632                  * in this function.
633                  */
634                 if (extent_end == key.offset && extent_end >= search_start) {
635                         last_end = extent_end;
636                         goto delete_extent_item;
637                 }
638
639                 if (extent_end <= search_start) {
640                         path->slots[0]++;
641                         goto next_slot;
642                 }
643
644                 found = 1;
645                 search_start = max(key.offset, args->start);
646                 if (recow || !modify_tree) {
647                         modify_tree = -1;
648                         btrfs_release_path(path);
649                         continue;
650                 }
651
652                 /*
653                  *     | - range to drop - |
654                  *  | -------- extent -------- |
655                  */
656                 if (args->start > key.offset && args->end < extent_end) {
657                         BUG_ON(del_nr > 0);
658                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
659                                 ret = -EOPNOTSUPP;
660                                 break;
661                         }
662
663                         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
664                         new_key.offset = args->start;
665                         ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path,
666                                                    &new_key);
667                         if (ret == -EAGAIN) {
668                                 btrfs_release_path(path);
669                                 continue;
670                         }
671                         if (ret < 0)
672                                 break;
673
674                         leaf = path->nodes[0];
675                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
676                                             struct btrfs_file_extent_item);
677                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
678                                                         args->start - key.offset);
679
680                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
681                                             struct btrfs_file_extent_item);
682
683                         extent_offset += args->start - key.offset;
684                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
685                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
686                                                         extent_end - args->start);
687                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
688
689                         if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
690                                 btrfs_init_generic_ref(&ref,
691                                                 BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
692                                                 disk_bytenr, num_bytes, 0);
693                                 btrfs_init_data_ref(&ref,
694                                                 root->root_key.objectid,
695                                                 new_key.objectid,
696                                                 args->start - extent_offset,
697                                                 0, false);
698                                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
699                                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM */
700                         }
701                         key.offset = args->start;
702                 }
703                 /*
704                  * From here on out we will have actually dropped something, so
705                  * last_end can be updated.
706                  */
707                 last_end = extent_end;
708
709                 /*
710                  *  | ---- range to drop ----- |
711                  *      | -------- extent -------- |
712                  */
713                 if (args->start <= key.offset && args->end < extent_end) {
714                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
715                                 ret = -EOPNOTSUPP;
716                                 break;
717                         }
718
719                         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
720                         new_key.offset = args->end;
721                         btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &new_key);
722
723                         extent_offset += args->end - key.offset;
724                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
725                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
726                                                         extent_end - args->end);
727                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
728                         if (update_refs && disk_bytenr > 0)
729                                 args->bytes_found += args->end - key.offset;
730                         break;
731                 }
732
733                 search_start = extent_end;
734                 /*
735                  *       | ---- range to drop ----- |
736                  *  | -------- extent -------- |
737                  */
738                 if (args->start > key.offset && args->end >= extent_end) {
739                         BUG_ON(del_nr > 0);
740                         if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
741                                 ret = -EOPNOTSUPP;
742                                 break;
743                         }
744
745                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
746                                                         args->start - key.offset);
747                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
748                         if (update_refs && disk_bytenr > 0)
749                                 args->bytes_found += extent_end - args->start;
750                         if (args->end == extent_end)
751                                 break;
752
753                         path->slots[0]++;
754                         goto next_slot;
755                 }
756
757                 /*
758                  *  | ---- range to drop ----- |
759                  *    | ------ extent ------ |
760                  */
761                 if (args->start <= key.offset && args->end >= extent_end) {
762 delete_extent_item:
763                         if (del_nr == 0) {
764                                 del_slot = path->slots[0];
765                                 del_nr = 1;
766                         } else {
767                                 BUG_ON(del_slot + del_nr != path->slots[0]);
768                                 del_nr++;
769                         }
770
771                         if (update_refs &&
772                             extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
773                                 args->bytes_found += extent_end - key.offset;
774                                 extent_end = ALIGN(extent_end,
775                                                    fs_info->sectorsize);
776                         } else if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
777                                 btrfs_init_generic_ref(&ref,
778                                                 BTRFS_DROP_DELAYED_REF,
779                                                 disk_bytenr, num_bytes, 0);
780                                 btrfs_init_data_ref(&ref,
781                                                 root->root_key.objectid,
782                                                 key.objectid,
783                                                 key.offset - extent_offset, 0,
784                                                 false);
785                                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
786                                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM */
787                                 args->bytes_found += extent_end - key.offset;
788                         }
789
790                         if (args->end == extent_end)
791                                 break;
792
793                         if (path->slots[0] + 1 < btrfs_header_nritems(leaf)) {
794                                 path->slots[0]++;
795                                 goto next_slot;
796                         }
797
798                         ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot,
799                                               del_nr);
800                         if (ret) {
801                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
802                                 break;
803                         }
804
805                         del_nr = 0;
806                         del_slot = 0;
807
808                         btrfs_release_path(path);
809                         continue;
810                 }
811
812                 BUG();
813         }
814
815         if (!ret && del_nr > 0) {
816                 /*
817                  * Set path->slots[0] to first slot, so that after the delete
818                  * if items are move off from our leaf to its immediate left or
819                  * right neighbor leafs, we end up with a correct and adjusted
820                  * path->slots[0] for our insertion (if args->replace_extent).
821                  */
822                 path->slots[0] = del_slot;
823                 ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
824                 if (ret)
825                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
826         }
827
828         leaf = path->nodes[0];
829         /*
830          * If btrfs_del_items() was called, it might have deleted a leaf, in
831          * which case it unlocked our path, so check path->locks[0] matches a
832          * write lock.
833          */
834         if (!ret && args->replace_extent &&
835             path->locks[0] == BTRFS_WRITE_LOCK &&
836             btrfs_leaf_free_space(leaf) >=
837             sizeof(struct btrfs_item) + args->extent_item_size) {
838
839                 key.objectid = ino;
840                 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
841                 key.offset = args->start;
842                 if (!del_nr && path->slots[0] < btrfs_header_nritems(leaf)) {
843                         struct btrfs_key slot_key;
844
845                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &slot_key, path->slots[0]);
846                         if (btrfs_comp_cpu_keys(&key, &slot_key) > 0)
847                                 path->slots[0]++;
848                 }
849                 btrfs_setup_item_for_insert(root, path, &key, args->extent_item_size);
850                 args->extent_inserted = true;
851         }
852
853         if (!args->path)
854                 btrfs_free_path(path);
855         else if (!args->extent_inserted)
856                 btrfs_release_path(path);
857 out:
858         args->drop_end = found ? min(args->end, last_end) : args->end;
859
860         return ret;
861 }
862
863 static int extent_mergeable(struct extent_buffer *leaf, int slot,
864                             u64 objectid, u64 bytenr, u64 orig_offset,
865                             u64 *start, u64 *end)
866 {
867         struct btrfs_file_extent_item *fi;
868         struct btrfs_key key;
869         u64 extent_end;
870
871         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
872                 return 0;
873
874         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
875         if (key.objectid != objectid || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
876                 return 0;
877
878         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
879         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
880             btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi) != bytenr ||
881             btrfs_file_extent_offset(leaf, fi) != key.offset - orig_offset ||
882             btrfs_file_extent_compression(leaf, fi) ||
883             btrfs_file_extent_encryption(leaf, fi) ||
884             btrfs_file_extent_other_encoding(leaf, fi))
885                 return 0;
886
887         extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
888         if ((*start && *start != key.offset) || (*end && *end != extent_end))
889                 return 0;
890
891         *start = key.offset;
892         *end = extent_end;
893         return 1;
894 }
895
896 /*
897  * Mark extent in the range start - end as written.
898  *
899  * This changes extent type from 'pre-allocated' to 'regular'. If only
900  * part of extent is marked as written, the extent will be split into
901  * two or three.
902  */
903 int btrfs_mark_extent_written(struct btrfs_trans_handle *trans,
904                               struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end)
905 {
906         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
907         struct btrfs_root *root = inode->root;
908         struct extent_buffer *leaf;
909         struct btrfs_path *path;
910         struct btrfs_file_extent_item *fi;
911         struct btrfs_ref ref = { 0 };
912         struct btrfs_key key;
913         struct btrfs_key new_key;
914         u64 bytenr;
915         u64 num_bytes;
916         u64 extent_end;
917         u64 orig_offset;
918         u64 other_start;
919         u64 other_end;
920         u64 split;
921         int del_nr = 0;
922         int del_slot = 0;
923         int recow;
924         int ret = 0;
925         u64 ino = btrfs_ino(inode);
926
927         path = btrfs_alloc_path();
928         if (!path)
929                 return -ENOMEM;
930 again:
931         recow = 0;
932         split = start;
933         key.objectid = ino;
934         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
935         key.offset = split;
936
937         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
938         if (ret < 0)
939                 goto out;
940         if (ret > 0 && path->slots[0] > 0)
941                 path->slots[0]--;
942
943         leaf = path->nodes[0];
944         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
945         if (key.objectid != ino ||
946             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
947                 ret = -EINVAL;
948                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
949                 goto out;
950         }
951         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
952                             struct btrfs_file_extent_item);
953         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
954                 ret = -EINVAL;
955                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
956                 goto out;
957         }
958         extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
959         if (key.offset > start || extent_end < end) {
960                 ret = -EINVAL;
961                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
962                 goto out;
963         }
964
965         bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
966         num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
967         orig_offset = key.offset - btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
968         memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
969
970         if (start == key.offset && end < extent_end) {
971                 other_start = 0;
972                 other_end = start;
973                 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
974                                      ino, bytenr, orig_offset,
975                                      &other_start, &other_end)) {
976                         new_key.offset = end;
977                         btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &new_key);
978                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
979                                             struct btrfs_file_extent_item);
980                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
981                                                          trans->transid);
982                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
983                                                         extent_end - end);
984                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
985                                                      end - orig_offset);
986                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
987                                             struct btrfs_file_extent_item);
988                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
989                                                          trans->transid);
990                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
991                                                         end - other_start);
992                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
993                         goto out;
994                 }
995         }
996
997         if (start > key.offset && end == extent_end) {
998                 other_start = end;
999                 other_end = 0;
1000                 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
1001                                      ino, bytenr, orig_offset,
1002                                      &other_start, &other_end)) {
1003                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1004                                             struct btrfs_file_extent_item);
1005                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1006                                                         start - key.offset);
1007                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
1008                                                          trans->transid);
1009                         path->slots[0]++;
1010                         new_key.offset = start;
1011                         btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &new_key);
1012
1013                         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1014                                             struct btrfs_file_extent_item);
1015                         btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
1016                                                          trans->transid);
1017                         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1018                                                         other_end - start);
1019                         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
1020                                                      start - orig_offset);
1021                         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1022                         goto out;
1023                 }
1024         }
1025
1026         while (start > key.offset || end < extent_end) {
1027                 if (key.offset == start)
1028                         split = end;
1029
1030                 new_key.offset = split;
1031                 ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path, &new_key);
1032                 if (ret == -EAGAIN) {
1033                         btrfs_release_path(path);
1034                         goto again;
1035                 }
1036                 if (ret < 0) {
1037                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1038                         goto out;
1039                 }
1040
1041                 leaf = path->nodes[0];
1042                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
1043                                     struct btrfs_file_extent_item);
1044                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1045                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1046                                                 split - key.offset);
1047
1048                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1049                                     struct btrfs_file_extent_item);
1050
1051                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1052                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, split - orig_offset);
1053                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1054                                                 extent_end - split);
1055                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1056
1057                 btrfs_init_generic_ref(&ref, BTRFS_ADD_DELAYED_REF, bytenr,
1058                                        num_bytes, 0);
1059                 btrfs_init_data_ref(&ref, root->root_key.objectid, ino,
1060                                     orig_offset, 0, false);
1061                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
1062                 if (ret) {
1063                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1064                         goto out;
1065                 }
1066
1067                 if (split == start) {
1068                         key.offset = start;
1069                 } else {
1070                         if (start != key.offset) {
1071                                 ret = -EINVAL;
1072                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1073                                 goto out;
1074                         }
1075                         path->slots[0]--;
1076                         extent_end = end;
1077                 }
1078                 recow = 1;
1079         }
1080
1081         other_start = end;
1082         other_end = 0;
1083         btrfs_init_generic_ref(&ref, BTRFS_DROP_DELAYED_REF, bytenr,
1084                                num_bytes, 0);
1085         btrfs_init_data_ref(&ref, root->root_key.objectid, ino, orig_offset,
1086                             0, false);
1087         if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
1088                              ino, bytenr, orig_offset,
1089                              &other_start, &other_end)) {
1090                 if (recow) {
1091                         btrfs_release_path(path);
1092                         goto again;
1093                 }
1094                 extent_end = other_end;
1095                 del_slot = path->slots[0] + 1;
1096                 del_nr++;
1097                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
1098                 if (ret) {
1099                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1100                         goto out;
1101                 }
1102         }
1103         other_start = 0;
1104         other_end = start;
1105         if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
1106                              ino, bytenr, orig_offset,
1107                              &other_start, &other_end)) {
1108                 if (recow) {
1109                         btrfs_release_path(path);
1110                         goto again;
1111                 }
1112                 key.offset = other_start;
1113                 del_slot = path->slots[0];
1114                 del_nr++;
1115                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
1116                 if (ret) {
1117                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1118                         goto out;
1119                 }
1120         }
1121         if (del_nr == 0) {
1122                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
1123                            struct btrfs_file_extent_item);
1124                 btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
1125                                            BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
1126                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1127                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1128         } else {
1129                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, del_slot - 1,
1130                            struct btrfs_file_extent_item);
1131                 btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
1132                                            BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
1133                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
1134                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
1135                                                 extent_end - key.offset);
1136                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
1137
1138                 ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
1139                 if (ret < 0) {
1140                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1141                         goto out;
1142                 }
1143         }
1144 out:
1145         btrfs_free_path(path);
1146         return ret;
1147 }
1148
1149 /*
1150  * on error we return an unlocked page and the error value
1151  * on success we return a locked page and 0
1152  */
1153 static int prepare_uptodate_page(struct inode *inode,
1154                                  struct page *page, u64 pos,
1155                                  bool force_uptodate)
1156 {
1157         struct folio *folio = page_folio(page);
1158         int ret = 0;
1159
1160         if (((pos & (PAGE_SIZE - 1)) || force_uptodate) &&
1161             !PageUptodate(page)) {
1162                 ret = btrfs_read_folio(NULL, folio);
1163                 if (ret)
1164                         return ret;
1165                 lock_page(page);
1166                 if (!PageUptodate(page)) {
1167                         unlock_page(page);
1168                         return -EIO;
1169                 }
1170
1171                 /*
1172                  * Since btrfs_read_folio() will unlock the folio before it
1173                  * returns, there is a window where btrfs_release_folio() can be
1174                  * called to release the page.  Here we check both inode
1175                  * mapping and PagePrivate() to make sure the page was not
1176                  * released.
1177                  *
1178                  * The private flag check is essential for subpage as we need
1179                  * to store extra bitmap using page->private.
1180                  */
1181                 if (page->mapping != inode->i_mapping || !PagePrivate(page)) {
1182                         unlock_page(page);
1183                         return -EAGAIN;
1184                 }
1185         }
1186         return 0;
1187 }
1188
1189 static unsigned int get_prepare_fgp_flags(bool nowait)
1190 {
1191         unsigned int fgp_flags = FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT;
1192
1193         if (nowait)
1194                 fgp_flags |= FGP_NOWAIT;
1195
1196         return fgp_flags;
1197 }
1198
1199 static gfp_t get_prepare_gfp_flags(struct inode *inode, bool nowait)
1200 {
1201         gfp_t gfp;
1202
1203         gfp = btrfs_alloc_write_mask(inode->i_mapping);
1204         if (nowait) {
1205                 gfp &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
1206                 gfp |= GFP_NOWAIT;
1207         }
1208
1209         return gfp;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * this just gets pages into the page cache and locks them down.
1214  */
1215 static noinline int prepare_pages(struct inode *inode, struct page **pages,
1216                                   size_t num_pages, loff_t pos,
1217                                   size_t write_bytes, bool force_uptodate,
1218                                   bool nowait)
1219 {
1220         int i;
1221         unsigned long index = pos >> PAGE_SHIFT;
1222         gfp_t mask = get_prepare_gfp_flags(inode, nowait);
1223         unsigned int fgp_flags = get_prepare_fgp_flags(nowait);
1224         int err = 0;
1225         int faili;
1226
1227         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1228 again:
1229                 pages[i] = pagecache_get_page(inode->i_mapping, index + i,
1230                                               fgp_flags, mask | __GFP_WRITE);
1231                 if (!pages[i]) {
1232                         faili = i - 1;
1233                         if (nowait)
1234                                 err = -EAGAIN;
1235                         else
1236                                 err = -ENOMEM;
1237                         goto fail;
1238                 }
1239
1240                 err = set_page_extent_mapped(pages[i]);
1241                 if (err < 0) {
1242                         faili = i;
1243                         goto fail;
1244                 }
1245
1246                 if (i == 0)
1247                         err = prepare_uptodate_page(inode, pages[i], pos,
1248                                                     force_uptodate);
1249                 if (!err && i == num_pages - 1)
1250                         err = prepare_uptodate_page(inode, pages[i],
1251                                                     pos + write_bytes, false);
1252                 if (err) {
1253                         put_page(pages[i]);
1254                         if (!nowait && err == -EAGAIN) {
1255                                 err = 0;
1256                                 goto again;
1257                         }
1258                         faili = i - 1;
1259                         goto fail;
1260                 }
1261                 wait_on_page_writeback(pages[i]);
1262         }
1263
1264         return 0;
1265 fail:
1266         while (faili >= 0) {
1267                 unlock_page(pages[faili]);
1268                 put_page(pages[faili]);
1269                 faili--;
1270         }
1271         return err;
1272
1273 }
1274
1275 /*
1276  * This function locks the extent and properly waits for data=ordered extents
1277  * to finish before allowing the pages to be modified if need.
1278  *
1279  * The return value:
1280  * 1 - the extent is locked
1281  * 0 - the extent is not locked, and everything is OK
1282  * -EAGAIN - need re-prepare the pages
1283  * the other < 0 number - Something wrong happens
1284  */
1285 static noinline int
1286 lock_and_cleanup_extent_if_need(struct btrfs_inode *inode, struct page **pages,
1287                                 size_t num_pages, loff_t pos,
1288                                 size_t write_bytes,
1289                                 u64 *lockstart, u64 *lockend, bool nowait,
1290                                 struct extent_state **cached_state)
1291 {
1292         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1293         u64 start_pos;
1294         u64 last_pos;
1295         int i;
1296         int ret = 0;
1297
1298         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1299         last_pos = round_up(pos + write_bytes, fs_info->sectorsize) - 1;
1300
1301         if (start_pos < inode->vfs_inode.i_size) {
1302                 struct btrfs_ordered_extent *ordered;
1303
1304                 if (nowait) {
1305                         if (!try_lock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos)) {
1306                                 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1307                                         unlock_page(pages[i]);
1308                                         put_page(pages[i]);
1309                                         pages[i] = NULL;
1310                                 }
1311
1312                                 return -EAGAIN;
1313                         }
1314                 } else {
1315                         lock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos, cached_state);
1316                 }
1317
1318                 ordered = btrfs_lookup_ordered_range(inode, start_pos,
1319                                                      last_pos - start_pos + 1);
1320                 if (ordered &&
1321                     ordered->file_offset + ordered->num_bytes > start_pos &&
1322                     ordered->file_offset <= last_pos) {
1323                         unlock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos,
1324                                       cached_state);
1325                         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1326                                 unlock_page(pages[i]);
1327                                 put_page(pages[i]);
1328                         }
1329                         btrfs_start_ordered_extent(ordered, 1);
1330                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1331                         return -EAGAIN;
1332                 }
1333                 if (ordered)
1334                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
1335
1336                 *lockstart = start_pos;
1337                 *lockend = last_pos;
1338                 ret = 1;
1339         }
1340
1341         /*
1342          * We should be called after prepare_pages() which should have locked
1343          * all pages in the range.
1344          */
1345         for (i = 0; i < num_pages; i++)
1346                 WARN_ON(!PageLocked(pages[i]));
1347
1348         return ret;
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Check if we can do nocow write into the range [@pos, @pos + @write_bytes)
1353  *
1354  * @pos:         File offset.
1355  * @write_bytes: The length to write, will be updated to the nocow writeable
1356  *               range.
1357  *
1358  * This function will flush ordered extents in the range to ensure proper
1359  * nocow checks.
1360  *
1361  * Return:
1362  * > 0          If we can nocow, and updates @write_bytes.
1363  *  0           If we can't do a nocow write.
1364  * -EAGAIN      If we can't do a nocow write because snapshoting of the inode's
1365  *              root is in progress.
1366  * < 0          If an error happened.
1367  *
1368  * NOTE: Callers need to call btrfs_check_nocow_unlock() if we return > 0.
1369  */
1370 int btrfs_check_nocow_lock(struct btrfs_inode *inode, loff_t pos,
1371                            size_t *write_bytes, bool nowait)
1372 {
1373         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
1374         struct btrfs_root *root = inode->root;
1375         u64 lockstart, lockend;
1376         u64 num_bytes;
1377         int ret;
1378
1379         if (!(inode->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1380                 return 0;
1381
1382         if (!btrfs_drew_try_write_lock(&root->snapshot_lock))
1383                 return -EAGAIN;
1384
1385         lockstart = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1386         lockend = round_up(pos + *write_bytes,
1387                            fs_info->sectorsize) - 1;
1388         num_bytes = lockend - lockstart + 1;
1389
1390         if (nowait) {
1391                 if (!btrfs_try_lock_ordered_range(inode, lockstart, lockend)) {
1392                         btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
1393                         return -EAGAIN;
1394                 }
1395         } else {
1396                 btrfs_lock_and_flush_ordered_range(inode, lockstart, lockend, NULL);
1397         }
1398         ret = can_nocow_extent(&inode->vfs_inode, lockstart, &num_bytes,
1399                         NULL, NULL, NULL, nowait, false);
1400         if (ret <= 0)
1401                 btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
1402         else
1403                 *write_bytes = min_t(size_t, *write_bytes ,
1404                                      num_bytes - pos + lockstart);
1405         unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, NULL);
1406
1407         return ret;
1408 }
1409
1410 void btrfs_check_nocow_unlock(struct btrfs_inode *inode)
1411 {
1412         btrfs_drew_write_unlock(&inode->root->snapshot_lock);
1413 }
1414
1415 static void update_time_for_write(struct inode *inode)
1416 {
1417         struct timespec64 now;
1418
1419         if (IS_NOCMTIME(inode))
1420                 return;
1421
1422         now = current_time(inode);
1423         if (!timespec64_equal(&inode->i_mtime, &now))
1424                 inode->i_mtime = now;
1425
1426         if (!timespec64_equal(&inode->i_ctime, &now))
1427                 inode->i_ctime = now;
1428
1429         if (IS_I_VERSION(inode))
1430                 inode_inc_iversion(inode);
1431 }
1432
1433 static int btrfs_write_check(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1434                              size_t count)
1435 {
1436         struct file *file = iocb->ki_filp;
1437         struct inode *inode = file_inode(file);
1438         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
1439         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1440         int ret;
1441         loff_t oldsize;
1442         loff_t start_pos;
1443
1444         /*
1445          * Quickly bail out on NOWAIT writes if we don't have the nodatacow or
1446          * prealloc flags, as without those flags we always have to COW. We will
1447          * later check if we can really COW into the target range (using
1448          * can_nocow_extent() at btrfs_get_blocks_direct_write()).
1449          */
1450         if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) &&
1451             !(BTRFS_I(inode)->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
1452                 return -EAGAIN;
1453
1454         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
1455         ret = file_remove_privs(file);
1456         if (ret)
1457                 return ret;
1458
1459         /*
1460          * We reserve space for updating the inode when we reserve space for the
1461          * extent we are going to write, so we will enospc out there.  We don't
1462          * need to start yet another transaction to update the inode as we will
1463          * update the inode when we finish writing whatever data we write.
1464          */
1465         update_time_for_write(inode);
1466
1467         start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
1468         oldsize = i_size_read(inode);
1469         if (start_pos > oldsize) {
1470                 /* Expand hole size to cover write data, preventing empty gap */
1471                 loff_t end_pos = round_up(pos + count, fs_info->sectorsize);
1472
1473                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), oldsize, end_pos);
1474                 if (ret) {
1475                         current->backing_dev_info = NULL;
1476                         return ret;
1477                 }
1478         }
1479
1480         return 0;
1481 }
1482
1483 static noinline ssize_t btrfs_buffered_write(struct kiocb *iocb,
1484                                                struct iov_iter *i)
1485 {
1486         struct file *file = iocb->ki_filp;
1487         loff_t pos;
1488         struct inode *inode = file_inode(file);
1489         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
1490         struct page **pages = NULL;
1491         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
1492         u64 release_bytes = 0;
1493         u64 lockstart;
1494         u64 lockend;
1495         size_t num_written = 0;
1496         int nrptrs;
1497         ssize_t ret;
1498         bool only_release_metadata = false;
1499         bool force_page_uptodate = false;
1500         loff_t old_isize = i_size_read(inode);
1501         unsigned int ilock_flags = 0;
1502         const bool nowait = (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT);
1503         unsigned int bdp_flags = (nowait ? BDP_ASYNC : 0);
1504
1505         if (nowait)
1506                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1507
1508         ret = btrfs_inode_lock(inode, ilock_flags);
1509         if (ret < 0)
1510                 return ret;
1511
1512         ret = generic_write_checks(iocb, i);
1513         if (ret <= 0)
1514                 goto out;
1515
1516         ret = btrfs_write_check(iocb, i, ret);
1517         if (ret < 0)
1518                 goto out;
1519
1520         pos = iocb->ki_pos;
1521         nrptrs = min(DIV_ROUND_UP(iov_iter_count(i), PAGE_SIZE),
1522                         PAGE_SIZE / (sizeof(struct page *)));
1523         nrptrs = min(nrptrs, current->nr_dirtied_pause - current->nr_dirtied);
1524         nrptrs = max(nrptrs, 8);
1525         pages = kmalloc_array(nrptrs, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
1526         if (!pages) {
1527                 ret = -ENOMEM;
1528                 goto out;
1529         }
1530
1531         while (iov_iter_count(i) > 0) {
1532                 struct extent_state *cached_state = NULL;
1533                 size_t offset = offset_in_page(pos);
1534                 size_t sector_offset;
1535                 size_t write_bytes = min(iov_iter_count(i),
1536                                          nrptrs * (size_t)PAGE_SIZE -
1537                                          offset);
1538                 size_t num_pages;
1539                 size_t reserve_bytes;
1540                 size_t dirty_pages;
1541                 size_t copied;
1542                 size_t dirty_sectors;
1543                 size_t num_sectors;
1544                 int extents_locked;
1545
1546                 /*
1547                  * Fault pages before locking them in prepare_pages
1548                  * to avoid recursive lock
1549                  */
1550                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, write_bytes))) {
1551                         ret = -EFAULT;
1552                         break;
1553                 }
1554
1555                 only_release_metadata = false;
1556                 sector_offset = pos & (fs_info->sectorsize - 1);
1557
1558                 extent_changeset_release(data_reserved);
1559                 ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode),
1560                                                   &data_reserved, pos,
1561                                                   write_bytes, nowait);
1562                 if (ret < 0) {
1563                         int can_nocow;
1564
1565                         if (nowait && (ret == -ENOSPC || ret == -EAGAIN)) {
1566                                 ret = -EAGAIN;
1567                                 break;
1568                         }
1569
1570                         /*
1571                          * If we don't have to COW at the offset, reserve
1572                          * metadata only. write_bytes may get smaller than
1573                          * requested here.
1574                          */
1575                         can_nocow = btrfs_check_nocow_lock(BTRFS_I(inode), pos,
1576                                                            &write_bytes, nowait);
1577                         if (can_nocow < 0)
1578                                 ret = can_nocow;
1579                         if (can_nocow > 0)
1580                                 ret = 0;
1581                         if (ret)
1582                                 break;
1583                         only_release_metadata = true;
1584                 }
1585
1586                 num_pages = DIV_ROUND_UP(write_bytes + offset, PAGE_SIZE);
1587                 WARN_ON(num_pages > nrptrs);
1588                 reserve_bytes = round_up(write_bytes + sector_offset,
1589                                          fs_info->sectorsize);
1590                 WARN_ON(reserve_bytes == 0);
1591                 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(BTRFS_I(inode),
1592                                                       reserve_bytes,
1593                                                       reserve_bytes, nowait);
1594                 if (ret) {
1595                         if (!only_release_metadata)
1596                                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
1597                                                 data_reserved, pos,
1598                                                 write_bytes);
1599                         else
1600                                 btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1601                         break;
1602                 }
1603
1604                 release_bytes = reserve_bytes;
1605 again:
1606                 ret = balance_dirty_pages_ratelimited_flags(inode->i_mapping, bdp_flags);
1607                 if (ret)
1608                         break;
1609
1610                 /*
1611                  * This is going to setup the pages array with the number of
1612                  * pages we want, so we don't really need to worry about the
1613                  * contents of pages from loop to loop
1614                  */
1615                 ret = prepare_pages(inode, pages, num_pages,
1616                                     pos, write_bytes, force_page_uptodate, false);
1617                 if (ret) {
1618                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1619                                                        reserve_bytes);
1620                         break;
1621                 }
1622
1623                 extents_locked = lock_and_cleanup_extent_if_need(
1624                                 BTRFS_I(inode), pages,
1625                                 num_pages, pos, write_bytes, &lockstart,
1626                                 &lockend, nowait, &cached_state);
1627                 if (extents_locked < 0) {
1628                         if (!nowait && extents_locked == -EAGAIN)
1629                                 goto again;
1630
1631                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
1632                                                        reserve_bytes);
1633                         ret = extents_locked;
1634                         break;
1635                 }
1636
1637                 copied = btrfs_copy_from_user(pos, write_bytes, pages, i);
1638
1639                 num_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, reserve_bytes);
1640                 dirty_sectors = round_up(copied + sector_offset,
1641                                         fs_info->sectorsize);
1642                 dirty_sectors = BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, dirty_sectors);
1643
1644                 /*
1645                  * if we have trouble faulting in the pages, fall
1646                  * back to one page at a time
1647                  */
1648                 if (copied < write_bytes)
1649                         nrptrs = 1;
1650
1651                 if (copied == 0) {
1652                         force_page_uptodate = true;
1653                         dirty_sectors = 0;
1654                         dirty_pages = 0;
1655                 } else {
1656                         force_page_uptodate = false;
1657                         dirty_pages = DIV_ROUND_UP(copied + offset,
1658                                                    PAGE_SIZE);
1659                 }
1660
1661                 if (num_sectors > dirty_sectors) {
1662                         /* release everything except the sectors we dirtied */
1663                         release_bytes -= dirty_sectors << fs_info->sectorsize_bits;
1664                         if (only_release_metadata) {
1665                                 btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1666                                                         release_bytes, true);
1667                         } else {
1668                                 u64 __pos;
1669
1670                                 __pos = round_down(pos,
1671                                                    fs_info->sectorsize) +
1672                                         (dirty_pages << PAGE_SHIFT);
1673                                 btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1674                                                 data_reserved, __pos,
1675                                                 release_bytes, true);
1676                         }
1677                 }
1678
1679                 release_bytes = round_up(copied + sector_offset,
1680                                         fs_info->sectorsize);
1681
1682                 ret = btrfs_dirty_pages(BTRFS_I(inode), pages,
1683                                         dirty_pages, pos, copied,
1684                                         &cached_state, only_release_metadata);
1685
1686                 /*
1687                  * If we have not locked the extent range, because the range's
1688                  * start offset is >= i_size, we might still have a non-NULL
1689                  * cached extent state, acquired while marking the extent range
1690                  * as delalloc through btrfs_dirty_pages(). Therefore free any
1691                  * possible cached extent state to avoid a memory leak.
1692                  */
1693                 if (extents_locked)
1694                         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
1695                                       lockend, &cached_state);
1696                 else
1697                         free_extent_state(cached_state);
1698
1699                 btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), reserve_bytes);
1700                 if (ret) {
1701                         btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1702                         break;
1703                 }
1704
1705                 release_bytes = 0;
1706                 if (only_release_metadata)
1707                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1708
1709                 btrfs_drop_pages(fs_info, pages, num_pages, pos, copied);
1710
1711                 cond_resched();
1712
1713                 pos += copied;
1714                 num_written += copied;
1715         }
1716
1717         kfree(pages);
1718
1719         if (release_bytes) {
1720                 if (only_release_metadata) {
1721                         btrfs_check_nocow_unlock(BTRFS_I(inode));
1722                         btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
1723                                         release_bytes, true);
1724                 } else {
1725                         btrfs_delalloc_release_space(BTRFS_I(inode),
1726                                         data_reserved,
1727                                         round_down(pos, fs_info->sectorsize),
1728                                         release_bytes, true);
1729                 }
1730         }
1731
1732         extent_changeset_free(data_reserved);
1733         if (num_written > 0) {
1734                 pagecache_isize_extended(inode, old_isize, iocb->ki_pos);
1735                 iocb->ki_pos += num_written;
1736         }
1737 out:
1738         btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1739         return num_written ? num_written : ret;
1740 }
1741
1742 static ssize_t check_direct_IO(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1743                                const struct iov_iter *iter, loff_t offset)
1744 {
1745         const u32 blocksize_mask = fs_info->sectorsize - 1;
1746
1747         if (offset & blocksize_mask)
1748                 return -EINVAL;
1749
1750         if (iov_iter_alignment(iter) & blocksize_mask)
1751                 return -EINVAL;
1752
1753         return 0;
1754 }
1755
1756 static ssize_t btrfs_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1757 {
1758         struct file *file = iocb->ki_filp;
1759         struct inode *inode = file_inode(file);
1760         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
1761         loff_t pos;
1762         ssize_t written = 0;
1763         ssize_t written_buffered;
1764         size_t prev_left = 0;
1765         loff_t endbyte;
1766         ssize_t err;
1767         unsigned int ilock_flags = 0;
1768
1769         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1770                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;
1771
1772         /* If the write DIO is within EOF, use a shared lock */
1773         if (iocb->ki_pos + iov_iter_count(from) <= i_size_read(inode))
1774                 ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_SHARED;
1775
1776 relock:
1777         err = btrfs_inode_lock(inode, ilock_flags);
1778         if (err < 0)
1779                 return err;
1780
1781         err = generic_write_checks(iocb, from);
1782         if (err <= 0) {
1783                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1784                 return err;
1785         }
1786
1787         err = btrfs_write_check(iocb, from, err);
1788         if (err < 0) {
1789                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1790                 goto out;
1791         }
1792
1793         pos = iocb->ki_pos;
1794         /*
1795          * Re-check since file size may have changed just before taking the
1796          * lock or pos may have changed because of O_APPEND in generic_write_check()
1797          */
1798         if ((ilock_flags & BTRFS_ILOCK_SHARED) &&
1799             pos + iov_iter_count(from) > i_size_read(inode)) {
1800                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1801                 ilock_flags &= ~BTRFS_ILOCK_SHARED;
1802                 goto relock;
1803         }
1804
1805         if (check_direct_IO(fs_info, from, pos)) {
1806                 btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1807                 goto buffered;
1808         }
1809
1810         /*
1811          * The iov_iter can be mapped to the same file range we are writing to.
1812          * If that's the case, then we will deadlock in the iomap code, because
1813          * it first calls our callback btrfs_dio_iomap_begin(), which will create
1814          * an ordered extent, and after that it will fault in the pages that the
1815          * iov_iter refers to. During the fault in we end up in the readahead
1816          * pages code (starting at btrfs_readahead()), which will lock the range,
1817          * find that ordered extent and then wait for it to complete (at
1818          * btrfs_lock_and_flush_ordered_range()), resulting in a deadlock since
1819          * obviously the ordered extent can never complete as we didn't submit
1820          * yet the respective bio(s). This always happens when the buffer is
1821          * memory mapped to the same file range, since the iomap DIO code always
1822          * invalidates pages in the target file range (after starting and waiting
1823          * for any writeback).
1824          *
1825          * So here we disable page faults in the iov_iter and then retry if we
1826          * got -EFAULT, faulting in the pages before the retry.
1827          */
1828 again:
1829         from->nofault = true;
1830         err = btrfs_dio_rw(iocb, from, written);
1831         from->nofault = false;
1832
1833         /* No increment (+=) because iomap returns a cumulative value. */
1834         if (err > 0)
1835                 written = err;
1836
1837         if (iov_iter_count(from) > 0 && (err == -EFAULT || err > 0)) {
1838                 const size_t left = iov_iter_count(from);
1839                 /*
1840                  * We have more data left to write. Try to fault in as many as
1841                  * possible of the remainder pages and retry. We do this without
1842                  * releasing and locking again the inode, to prevent races with
1843                  * truncate.
1844                  *
1845                  * Also, in case the iov refers to pages in the file range of the
1846                  * file we want to write to (due to a mmap), we could enter an
1847                  * infinite loop if we retry after faulting the pages in, since
1848                  * iomap will invalidate any pages in the range early on, before
1849                  * it tries to fault in the pages of the iov. So we keep track of
1850                  * how much was left of iov in the previous EFAULT and fallback
1851                  * to buffered IO in case we haven't made any progress.
1852                  */
1853                 if (left == prev_left) {
1854                         err = -ENOTBLK;
1855                 } else {
1856                         fault_in_iov_iter_readable(from, left);
1857                         prev_left = left;
1858                         goto again;
1859                 }
1860         }
1861
1862         btrfs_inode_unlock(inode, ilock_flags);
1863
1864         /*
1865          * If 'err' is -ENOTBLK or we have not written all data, then it means
1866          * we must fallback to buffered IO.
1867          */
1868         if ((err < 0 && err != -ENOTBLK) || !iov_iter_count(from))
1869                 goto out;
1870
1871 buffered:
1872         /*
1873          * If we are in a NOWAIT context, then return -EAGAIN to signal the caller
1874          * it must retry the operation in a context where blocking is acceptable,
1875          * since we currently don't have NOWAIT semantics support for buffered IO
1876          * and may block there for many reasons (reserving space for example).
1877          */
1878         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
1879                 err = -EAGAIN;
1880                 goto out;
1881         }
1882
1883         pos = iocb->ki_pos;
1884         written_buffered = btrfs_buffered_write(iocb, from);
1885         if (written_buffered < 0) {
1886                 err = written_buffered;
1887                 goto out;
1888         }
1889         /*
1890          * Ensure all data is persisted. We want the next direct IO read to be
1891          * able to read what was just written.
1892          */
1893         endbyte = pos + written_buffered - 1;
1894         err = btrfs_fdatawrite_range(inode, pos, endbyte);
1895         if (err)
1896                 goto out;
1897         err = filemap_fdatawait_range(inode->i_mapping, pos, endbyte);
1898         if (err)
1899                 goto out;
1900         written += written_buffered;
1901         iocb->ki_pos = pos + written_buffered;
1902         invalidate_mapping_pages(file->f_mapping, pos >> PAGE_SHIFT,
1903                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
1904 out:
1905         return err < 0 ? err : written;
1906 }
1907
1908 static ssize_t btrfs_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1909                         const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
1910 {
1911         struct file *file = iocb->ki_filp;
1912         struct inode *inode = file_inode(file);
1913         loff_t count;
1914         ssize_t ret;
1915
1916         btrfs_inode_lock(inode, 0);
1917         count = encoded->len;
1918         ret = generic_write_checks_count(iocb, &count);
1919         if (ret == 0 && count != encoded->len) {
1920                 /*
1921                  * The write got truncated by generic_write_checks_count(). We
1922                  * can't do a partial encoded write.
1923                  */
1924                 ret = -EFBIG;
1925         }
1926         if (ret || encoded->len == 0)
1927                 goto out;
1928
1929         ret = btrfs_write_check(iocb, from, encoded->len);
1930         if (ret < 0)
1931                 goto out;
1932
1933         ret = btrfs_do_encoded_write(iocb, from, encoded);
1934 out:
1935         btrfs_inode_unlock(inode, 0);
1936         return ret;
1937 }
1938
1939 ssize_t btrfs_do_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
1940                             const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
1941 {
1942         struct file *file = iocb->ki_filp;
1943         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file_inode(file));
1944         ssize_t num_written, num_sync;
1945         const bool sync = iocb_is_dsync(iocb);
1946
1947         /*
1948          * If the fs flips readonly due to some impossible error, although we
1949          * have opened a file as writable, we have to stop this write operation
1950          * to ensure consistency.
1951          */
1952         if (BTRFS_FS_ERROR(inode->root->fs_info))
1953                 return -EROFS;
1954
1955         if (encoded && (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
1956                 return -EOPNOTSUPP;
1957
1958         if (sync)
1959                 atomic_inc(&inode->sync_writers);
1960
1961         if (encoded) {
1962                 num_written = btrfs_encoded_write(iocb, from, encoded);
1963                 num_sync = encoded->len;
1964         } else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
1965                 num_written = btrfs_direct_write(iocb, from);
1966                 num_sync = num_written;
1967         } else {
1968                 num_written = btrfs_buffered_write(iocb, from);
1969                 num_sync = num_written;
1970         }
1971
1972         btrfs_set_inode_last_sub_trans(inode);
1973
1974         if (num_sync > 0) {
1975                 num_sync = generic_write_sync(iocb, num_sync);
1976                 if (num_sync < 0)
1977                         num_written = num_sync;
1978         }
1979
1980         if (sync)
1981                 atomic_dec(&inode->sync_writers);
1982
1983         current->backing_dev_info = NULL;
1984         return num_written;
1985 }
1986
1987 static ssize_t btrfs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1988 {
1989         return btrfs_do_write_iter(iocb, from, NULL);
1990 }
1991
1992 int btrfs_release_file(struct inode *inode, struct file *filp)
1993 {
1994         struct btrfs_file_private *private = filp->private_data;
1995
1996         if (private && private->filldir_buf)
1997                 kfree(private->filldir_buf);
1998         kfree(private);
1999         filp->private_data = NULL;
2000
2001         /*
2002          * Set by setattr when we are about to truncate a file from a non-zero
2003          * size to a zero size.  This tries to flush down new bytes that may
2004          * have been written if the application were using truncate to replace
2005          * a file in place.
2006          */
2007         if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
2008                                &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
2009                         filemap_flush(inode->i_mapping);
2010         return 0;
2011 }
2012
2013 static int start_ordered_ops(struct inode *inode, loff_t start, loff_t end)
2014 {
2015         int ret;
2016         struct blk_plug plug;
2017
2018         /*
2019          * This is only called in fsync, which would do synchronous writes, so
2020          * a plug can merge adjacent IOs as much as possible.  Esp. in case of
2021          * multiple disks using raid profile, a large IO can be split to
2022          * several segments of stripe length (currently 64K).
2023          */
2024         blk_start_plug(&plug);
2025         atomic_inc(&BTRFS_I(inode)->sync_writers);
2026         ret = btrfs_fdatawrite_range(inode, start, end);
2027         atomic_dec(&BTRFS_I(inode)->sync_writers);
2028         blk_finish_plug(&plug);
2029
2030         return ret;
2031 }
2032
2033 static inline bool skip_inode_logging(const struct btrfs_log_ctx *ctx)
2034 {
2035         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(ctx->inode);
2036         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
2037
2038         if (btrfs_inode_in_log(inode, fs_info->generation) &&
2039             list_empty(&ctx->ordered_extents))
2040                 return true;
2041
2042         /*
2043          * If we are doing a fast fsync we can not bail out if the inode's
2044          * last_trans is <= then the last committed transaction, because we only
2045          * update the last_trans of the inode during ordered extent completion,
2046          * and for a fast fsync we don't wait for that, we only wait for the
2047          * writeback to complete.
2048          */
2049         if (inode->last_trans <= fs_info->last_trans_committed &&
2050             (test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags) ||
2051              list_empty(&ctx->ordered_extents)))
2052                 return true;
2053
2054         return false;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * fsync call for both files and directories.  This logs the inode into
2059  * the tree log instead of forcing full commits whenever possible.
2060  *
2061  * It needs to call filemap_fdatawait so that all ordered extent updates are
2062  * in the metadata btree are up to date for copying to the log.
2063  *
2064  * It drops the inode mutex before doing the tree log commit.  This is an
2065  * important optimization for directories because holding the mutex prevents
2066  * new operations on the dir while we write to disk.
2067  */
2068 int btrfs_sync_file(struct file *file, loff_t start, loff_t end, int datasync)
2069 {
2070         struct dentry *dentry = file_dentry(file);
2071         struct inode *inode = d_inode(dentry);
2072         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
2073         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2074         struct btrfs_trans_handle *trans;
2075         struct btrfs_log_ctx ctx;
2076         int ret = 0, err;
2077         u64 len;
2078         bool full_sync;
2079
2080         trace_btrfs_sync_file(file, datasync);
2081
2082         btrfs_init_log_ctx(&ctx, inode);
2083
2084         /*
2085          * Always set the range to a full range, otherwise we can get into
2086          * several problems, from missing file extent items to represent holes
2087          * when not using the NO_HOLES feature, to log tree corruption due to
2088          * races between hole detection during logging and completion of ordered
2089          * extents outside the range, to missing checksums due to ordered extents
2090          * for which we flushed only a subset of their pages.
2091          */
2092         start = 0;
2093         end = LLONG_MAX;
2094         len = (u64)LLONG_MAX + 1;
2095
2096         /*
2097          * We write the dirty pages in the range and wait until they complete
2098          * out of the ->i_mutex. If so, we can flush the dirty pages by
2099          * multi-task, and make the performance up.  See
2100          * btrfs_wait_ordered_range for an explanation of the ASYNC check.
2101          */
2102         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
2103         if (ret)
2104                 goto out;
2105
2106         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2107
2108         atomic_inc(&root->log_batch);
2109
2110         /*
2111          * Before we acquired the inode's lock and the mmap lock, someone may
2112          * have dirtied more pages in the target range. We need to make sure
2113          * that writeback for any such pages does not start while we are logging
2114          * the inode, because if it does, any of the following might happen when
2115          * we are not doing a full inode sync:
2116          *
2117          * 1) We log an extent after its writeback finishes but before its
2118          *    checksums are added to the csum tree, leading to -EIO errors
2119          *    when attempting to read the extent after a log replay.
2120          *
2121          * 2) We can end up logging an extent before its writeback finishes.
2122          *    Therefore after the log replay we will have a file extent item
2123          *    pointing to an unwritten extent (and no data checksums as well).
2124          *
2125          * So trigger writeback for any eventual new dirty pages and then we
2126          * wait for all ordered extents to complete below.
2127          */
2128         ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
2129         if (ret) {
2130                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2131                 goto out;
2132         }
2133
2134         /*
2135          * Always check for the full sync flag while holding the inode's lock,
2136          * to avoid races with other tasks. The flag must be either set all the
2137          * time during logging or always off all the time while logging.
2138          * We check the flag here after starting delalloc above, because when
2139          * running delalloc the full sync flag may be set if we need to drop
2140          * extra extent map ranges due to temporary memory allocation failures.
2141          */
2142         full_sync = test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
2143                              &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
2144
2145         /*
2146          * We have to do this here to avoid the priority inversion of waiting on
2147          * IO of a lower priority task while holding a transaction open.
2148          *
2149          * For a full fsync we wait for the ordered extents to complete while
2150          * for a fast fsync we wait just for writeback to complete, and then
2151          * attach the ordered extents to the transaction so that a transaction
2152          * commit waits for their completion, to avoid data loss if we fsync,
2153          * the current transaction commits before the ordered extents complete
2154          * and a power failure happens right after that.
2155          *
2156          * For zoned filesystem, if a write IO uses a ZONE_APPEND command, the
2157          * logical address recorded in the ordered extent may change. We need
2158          * to wait for the IO to stabilize the logical address.
2159          */
2160         if (full_sync || btrfs_is_zoned(fs_info)) {
2161                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
2162         } else {
2163                 /*
2164                  * Get our ordered extents as soon as possible to avoid doing
2165                  * checksum lookups in the csum tree, and use instead the
2166                  * checksums attached to the ordered extents.
2167                  */
2168                 btrfs_get_ordered_extents_for_logging(BTRFS_I(inode),
2169                                                       &ctx.ordered_extents);
2170                 ret = filemap_fdatawait_range(inode->i_mapping, start, end);
2171         }
2172
2173         if (ret)
2174                 goto out_release_extents;
2175
2176         atomic_inc(&root->log_batch);
2177
2178         smp_mb();
2179         if (skip_inode_logging(&ctx)) {
2180                 /*
2181                  * We've had everything committed since the last time we were
2182                  * modified so clear this flag in case it was set for whatever
2183                  * reason, it's no longer relevant.
2184                  */
2185                 clear_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC,
2186                           &BTRFS_I(inode)->runtime_flags);
2187                 /*
2188                  * An ordered extent might have started before and completed
2189                  * already with io errors, in which case the inode was not
2190                  * updated and we end up here. So check the inode's mapping
2191                  * for any errors that might have happened since we last
2192                  * checked called fsync.
2193                  */
2194                 ret = filemap_check_wb_err(inode->i_mapping, file->f_wb_err);
2195                 goto out_release_extents;
2196         }
2197
2198         /*
2199          * We use start here because we will need to wait on the IO to complete
2200          * in btrfs_sync_log, which could require joining a transaction (for
2201          * example checking cross references in the nocow path).  If we use join
2202          * here we could get into a situation where we're waiting on IO to
2203          * happen that is blocked on a transaction trying to commit.  With start
2204          * we inc the extwriter counter, so we wait for all extwriters to exit
2205          * before we start blocking joiners.  This comment is to keep somebody
2206          * from thinking they are super smart and changing this to
2207          * btrfs_join_transaction *cough*Josef*cough*.
2208          */
2209         trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
2210         if (IS_ERR(trans)) {
2211                 ret = PTR_ERR(trans);
2212                 goto out_release_extents;
2213         }
2214         trans->in_fsync = true;
2215
2216         ret = btrfs_log_dentry_safe(trans, dentry, &ctx);
2217         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
2218         if (ret < 0) {
2219                 /* Fallthrough and commit/free transaction. */
2220                 ret = BTRFS_LOG_FORCE_COMMIT;
2221         }
2222
2223         /* we've logged all the items and now have a consistent
2224          * version of the file in the log.  It is possible that
2225          * someone will come in and modify the file, but that's
2226          * fine because the log is consistent on disk, and we
2227          * have references to all of the file's extents
2228          *
2229          * It is possible that someone will come in and log the
2230          * file again, but that will end up using the synchronization
2231          * inside btrfs_sync_log to keep things safe.
2232          */
2233         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2234
2235         if (ret == BTRFS_NO_LOG_SYNC) {
2236                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
2237                 goto out;
2238         }
2239
2240         /* We successfully logged the inode, attempt to sync the log. */
2241         if (!ret) {
2242                 ret = btrfs_sync_log(trans, root, &ctx);
2243                 if (!ret) {
2244                         ret = btrfs_end_transaction(trans);
2245                         goto out;
2246                 }
2247         }
2248
2249         /*
2250          * At this point we need to commit the transaction because we had
2251          * btrfs_need_log_full_commit() or some other error.
2252          *
2253          * If we didn't do a full sync we have to stop the trans handle, wait on
2254          * the ordered extents, start it again and commit the transaction.  If
2255          * we attempt to wait on the ordered extents here we could deadlock with
2256          * something like fallocate() that is holding the extent lock trying to
2257          * start a transaction while some other thread is trying to commit the
2258          * transaction while we (fsync) are currently holding the transaction
2259          * open.
2260          */
2261         if (!full_sync) {
2262                 ret = btrfs_end_transaction(trans);
2263                 if (ret)
2264                         goto out;
2265                 ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
2266                 if (ret)
2267                         goto out;
2268
2269                 /*
2270                  * This is safe to use here because we're only interested in
2271                  * making sure the transaction that had the ordered extents is
2272                  * committed.  We aren't waiting on anything past this point,
2273                  * we're purely getting the transaction and committing it.
2274                  */
2275                 trans = btrfs_attach_transaction_barrier(root);
2276                 if (IS_ERR(trans)) {
2277                         ret = PTR_ERR(trans);
2278
2279                         /*
2280                          * We committed the transaction and there's no currently
2281                          * running transaction, this means everything we care
2282                          * about made it to disk and we are done.
2283                          */
2284                         if (ret == -ENOENT)
2285                                 ret = 0;
2286                         goto out;
2287                 }
2288         }
2289
2290         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
2291 out:
2292         ASSERT(list_empty(&ctx.list));
2293         ASSERT(list_empty(&ctx.conflict_inodes));
2294         err = file_check_and_advance_wb_err(file);
2295         if (!ret)
2296                 ret = err;
2297         return ret > 0 ? -EIO : ret;
2298
2299 out_release_extents:
2300         btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
2301         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2302         goto out;
2303 }
2304
2305 static const struct vm_operations_struct btrfs_file_vm_ops = {
2306         .fault          = filemap_fault,
2307         .map_pages      = filemap_map_pages,
2308         .page_mkwrite   = btrfs_page_mkwrite,
2309 };
2310
2311 static int btrfs_file_mmap(struct file  *filp, struct vm_area_struct *vma)
2312 {
2313         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2314
2315         if (!mapping->a_ops->read_folio)
2316                 return -ENOEXEC;
2317
2318         file_accessed(filp);
2319         vma->vm_ops = &btrfs_file_vm_ops;
2320
2321         return 0;
2322 }
2323
2324 static int hole_mergeable(struct btrfs_inode *inode, struct extent_buffer *leaf,
2325                           int slot, u64 start, u64 end)
2326 {
2327         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2328         struct btrfs_key key;
2329
2330         if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
2331                 return 0;
2332
2333         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2334         if (key.objectid != btrfs_ino(inode) ||
2335             key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
2336                 return 0;
2337
2338         fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2339
2340         if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG)
2341                 return 0;
2342
2343         if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi))
2344                 return 0;
2345
2346         if (key.offset == end)
2347                 return 1;
2348         if (key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) == start)
2349                 return 1;
2350         return 0;
2351 }
2352
2353 static int fill_holes(struct btrfs_trans_handle *trans,
2354                 struct btrfs_inode *inode,
2355                 struct btrfs_path *path, u64 offset, u64 end)
2356 {
2357         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2358         struct btrfs_root *root = inode->root;
2359         struct extent_buffer *leaf;
2360         struct btrfs_file_extent_item *fi;
2361         struct extent_map *hole_em;
2362         struct btrfs_key key;
2363         int ret;
2364
2365         if (btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES))
2366                 goto out;
2367
2368         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2369         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2370         key.offset = offset;
2371
2372         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2373         if (ret <= 0) {
2374                 /*
2375                  * We should have dropped this offset, so if we find it then
2376                  * something has gone horribly wrong.
2377                  */
2378                 if (ret == 0)
2379                         ret = -EINVAL;
2380                 return ret;
2381         }
2382
2383         leaf = path->nodes[0];
2384         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0] - 1, offset, end)) {
2385                 u64 num_bytes;
2386
2387                 path->slots[0]--;
2388                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2389                                     struct btrfs_file_extent_item);
2390                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) +
2391                         end - offset;
2392                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2393                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2394                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2395                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
2396                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2397                 goto out;
2398         }
2399
2400         if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0], offset, end)) {
2401                 u64 num_bytes;
2402
2403                 key.offset = offset;
2404                 btrfs_set_item_key_safe(fs_info, path, &key);
2405                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
2406                                     struct btrfs_file_extent_item);
2407                 num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) + end -
2408                         offset;
2409                 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2410                 btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
2411                 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
2412                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
2413                 btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2414                 goto out;
2415         }
2416         btrfs_release_path(path);
2417
2418         ret = btrfs_insert_hole_extent(trans, root, btrfs_ino(inode), offset,
2419                                        end - offset);
2420         if (ret)
2421                 return ret;
2422
2423 out:
2424         btrfs_release_path(path);
2425
2426         hole_em = alloc_extent_map();
2427         if (!hole_em) {
2428                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, offset, end - 1, false);
2429                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2430         } else {
2431                 hole_em->start = offset;
2432                 hole_em->len = end - offset;
2433                 hole_em->ram_bytes = hole_em->len;
2434                 hole_em->orig_start = offset;
2435
2436                 hole_em->block_start = EXTENT_MAP_HOLE;
2437                 hole_em->block_len = 0;
2438                 hole_em->orig_block_len = 0;
2439                 hole_em->compress_type = BTRFS_COMPRESS_NONE;
2440                 hole_em->generation = trans->transid;
2441
2442                 ret = btrfs_replace_extent_map_range(inode, hole_em, true);
2443                 free_extent_map(hole_em);
2444                 if (ret)
2445                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2446         }
2447
2448         return 0;
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Find a hole extent on given inode and change start/len to the end of hole
2453  * extent.(hole/vacuum extent whose em->start <= start &&
2454  *         em->start + em->len > start)
2455  * When a hole extent is found, return 1 and modify start/len.
2456  */
2457 static int find_first_non_hole(struct btrfs_inode *inode, u64 *start, u64 *len)
2458 {
2459         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
2460         struct extent_map *em;
2461         int ret = 0;
2462
2463         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, 0,
2464                               round_down(*start, fs_info->sectorsize),
2465                               round_up(*len, fs_info->sectorsize));
2466         if (IS_ERR(em))
2467                 return PTR_ERR(em);
2468
2469         /* Hole or vacuum extent(only exists in no-hole mode) */
2470         if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE) {
2471                 ret = 1;
2472                 *len = em->start + em->len > *start + *len ?
2473                        0 : *start + *len - em->start - em->len;
2474                 *start = em->start + em->len;
2475         }
2476         free_extent_map(em);
2477         return ret;
2478 }
2479
2480 static void btrfs_punch_hole_lock_range(struct inode *inode,
2481                                         const u64 lockstart,
2482                                         const u64 lockend,
2483                                         struct extent_state **cached_state)
2484 {
2485         /*
2486          * For subpage case, if the range is not at page boundary, we could
2487          * have pages at the leading/tailing part of the range.
2488          * This could lead to dead loop since filemap_range_has_page()
2489          * will always return true.
2490          * So here we need to do extra page alignment for
2491          * filemap_range_has_page().
2492          */
2493         const u64 page_lockstart = round_up(lockstart, PAGE_SIZE);
2494         const u64 page_lockend = round_down(lockend + 1, PAGE_SIZE) - 1;
2495
2496         while (1) {
2497                 truncate_pagecache_range(inode, lockstart, lockend);
2498
2499                 lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2500                             cached_state);
2501                 /*
2502                  * We can't have ordered extents in the range, nor dirty/writeback
2503                  * pages, because we have locked the inode's VFS lock in exclusive
2504                  * mode, we have locked the inode's i_mmap_lock in exclusive mode,
2505                  * we have flushed all delalloc in the range and we have waited
2506                  * for any ordered extents in the range to complete.
2507                  * We can race with anyone reading pages from this range, so after
2508                  * locking the range check if we have pages in the range, and if
2509                  * we do, unlock the range and retry.
2510                  */
2511                 if (!filemap_range_has_page(inode->i_mapping, page_lockstart,
2512                                             page_lockend))
2513                         break;
2514
2515                 unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
2516                               cached_state);
2517         }
2518
2519         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), lockstart, lockend);
2520 }
2521
2522 static int btrfs_insert_replace_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2523                                      struct btrfs_inode *inode,
2524                                      struct btrfs_path *path,
2525                                      struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2526                                      const u64 replace_len,
2527                                      const u64 bytes_to_drop)
2528 {
2529         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2530         struct btrfs_root *root = inode->root;
2531         struct btrfs_file_extent_item *extent;
2532         struct extent_buffer *leaf;
2533         struct btrfs_key key;
2534         int slot;
2535         struct btrfs_ref ref = { 0 };
2536         int ret;
2537
2538         if (replace_len == 0)
2539                 return 0;
2540
2541         if (extent_info->disk_offset == 0 &&
2542             btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES)) {
2543                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2544                 return 0;
2545         }
2546
2547         key.objectid = btrfs_ino(inode);
2548         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
2549         key.offset = extent_info->file_offset;
2550         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
2551                                       sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2552         if (ret)
2553                 return ret;
2554         leaf = path->nodes[0];
2555         slot = path->slots[0];
2556         write_extent_buffer(leaf, extent_info->extent_buf,
2557                             btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2558                             sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
2559         extent = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
2560         ASSERT(btrfs_file_extent_type(leaf, extent) != BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE);
2561         btrfs_set_file_extent_offset(leaf, extent, extent_info->data_offset);
2562         btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, extent, replace_len);
2563         if (extent_info->is_new_extent)
2564                 btrfs_set_file_extent_generation(leaf, extent, trans->transid);
2565         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2566         btrfs_release_path(path);
2567
2568         ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(inode, extent_info->file_offset,
2569                                                 replace_len);
2570         if (ret)
2571                 return ret;
2572
2573         /* If it's a hole, nothing more needs to be done. */
2574         if (extent_info->disk_offset == 0) {
2575                 btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
2576                 return 0;
2577         }
2578
2579         btrfs_update_inode_bytes(inode, replace_len, bytes_to_drop);
2580
2581         if (extent_info->is_new_extent && extent_info->insertions == 0) {
2582                 key.objectid = extent_info->disk_offset;
2583                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
2584                 key.offset = extent_info->disk_len;
2585                 ret = btrfs_alloc_reserved_file_extent(trans, root,
2586                                                        btrfs_ino(inode),
2587                                                        extent_info->file_offset,
2588                                                        extent_info->qgroup_reserved,
2589                                                        &key);
2590         } else {
2591                 u64 ref_offset;
2592
2593                 btrfs_init_generic_ref(&ref, BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
2594                                        extent_info->disk_offset,
2595                                        extent_info->disk_len, 0);
2596                 ref_offset = extent_info->file_offset - extent_info->data_offset;
2597                 btrfs_init_data_ref(&ref, root->root_key.objectid,
2598                                     btrfs_ino(inode), ref_offset, 0, false);
2599                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
2600         }
2601
2602         extent_info->insertions++;
2603
2604         return ret;
2605 }
2606
2607 /*
2608  * The respective range must have been previously locked, as well as the inode.
2609  * The end offset is inclusive (last byte of the range).
2610  * @extent_info is NULL for fallocate's hole punching and non-NULL when replacing
2611  * the file range with an extent.
2612  * When not punching a hole, we don't want to end up in a state where we dropped
2613  * extents without inserting a new one, so we must abort the transaction to avoid
2614  * a corruption.
2615  */
2616 int btrfs_replace_file_extents(struct btrfs_inode *inode,
2617                                struct btrfs_path *path, const u64 start,
2618                                const u64 end,
2619                                struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
2620                                struct btrfs_trans_handle **trans_out)
2621 {
2622         struct btrfs_drop_extents_args drop_args = { 0 };
2623         struct btrfs_root *root = inode->root;
2624         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
2625         u64 min_size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2626         u64 ino_size = round_up(inode->vfs_inode.i_size, fs_info->sectorsize);
2627         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2628         struct btrfs_block_rsv *rsv;
2629         unsigned int rsv_count;
2630         u64 cur_offset;
2631         u64 len = end - start;
2632         int ret = 0;
2633
2634         if (end <= start)
2635                 return -EINVAL;
2636
2637         rsv = btrfs_alloc_block_rsv(fs_info, BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
2638         if (!rsv) {
2639                 ret = -ENOMEM;
2640                 goto out;
2641         }
2642         rsv->size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
2643         rsv->failfast = true;
2644
2645         /*
2646          * 1 - update the inode
2647          * 1 - removing the extents in the range
2648          * 1 - adding the hole extent if no_holes isn't set or if we are
2649          *     replacing the range with a new extent
2650          */
2651         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES) || extent_info)
2652                 rsv_count = 3;
2653         else
2654                 rsv_count = 2;
2655
2656         trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2657         if (IS_ERR(trans)) {
2658                 ret = PTR_ERR(trans);
2659                 trans = NULL;
2660                 goto out_free;
2661         }
2662
2663         ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv, rsv,
2664                                       min_size, false);
2665         if (WARN_ON(ret))
2666                 goto out_trans;
2667         trans->block_rsv = rsv;
2668
2669         cur_offset = start;
2670         drop_args.path = path;
2671         drop_args.end = end + 1;
2672         drop_args.drop_cache = true;
2673         while (cur_offset < end) {
2674                 drop_args.start = cur_offset;
2675                 ret = btrfs_drop_extents(trans, root, inode, &drop_args);
2676                 /* If we are punching a hole decrement the inode's byte count */
2677                 if (!extent_info)
2678                         btrfs_update_inode_bytes(inode, 0,
2679                                                  drop_args.bytes_found);
2680                 if (ret != -ENOSPC) {
2681                         /*
2682                          * The only time we don't want to abort is if we are
2683                          * attempting to clone a partial inline extent, in which
2684                          * case we'll get EOPNOTSUPP.  However if we aren't
2685                          * clone we need to abort no matter what, because if we
2686                          * got EOPNOTSUPP via prealloc then we messed up and
2687                          * need to abort.
2688                          */
2689                         if (ret &&
2690                             (ret != -EOPNOTSUPP ||
2691                              (extent_info && extent_info->is_new_extent)))
2692                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2693                         break;
2694                 }
2695
2696                 trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2697
2698                 if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end &&
2699                     cur_offset < ino_size) {
2700                         ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2701                                          drop_args.drop_end);
2702                         if (ret) {
2703                                 /*
2704                                  * If we failed then we didn't insert our hole
2705                                  * entries for the area we dropped, so now the
2706                                  * fs is corrupted, so we must abort the
2707                                  * transaction.
2708                                  */
2709                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2710                                 break;
2711                         }
2712                 } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2713                         /*
2714                          * We are past the i_size here, but since we didn't
2715                          * insert holes we need to clear the mapped area so we
2716                          * know to not set disk_i_size in this area until a new
2717                          * file extent is inserted here.
2718                          */
2719                         ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode,
2720                                         cur_offset,
2721                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2722                         if (ret) {
2723                                 /*
2724                                  * We couldn't clear our area, so we could
2725                                  * presumably adjust up and corrupt the fs, so
2726                                  * we need to abort.
2727                                  */
2728                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2729                                 break;
2730                         }
2731                 }
2732
2733                 if (extent_info &&
2734                     drop_args.drop_end > extent_info->file_offset) {
2735                         u64 replace_len = drop_args.drop_end -
2736                                           extent_info->file_offset;
2737
2738                         ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2739                                         extent_info, replace_len,
2740                                         drop_args.bytes_found);
2741                         if (ret) {
2742                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2743                                 break;
2744                         }
2745                         extent_info->data_len -= replace_len;
2746                         extent_info->data_offset += replace_len;
2747                         extent_info->file_offset += replace_len;
2748                 }
2749
2750                 /*
2751                  * We are releasing our handle on the transaction, balance the
2752                  * dirty pages of the btree inode and flush delayed items, and
2753                  * then get a new transaction handle, which may now point to a
2754                  * new transaction in case someone else may have committed the
2755                  * transaction we used to replace/drop file extent items. So
2756                  * bump the inode's iversion and update mtime and ctime except
2757                  * if we are called from a dedupe context. This is because a
2758                  * power failure/crash may happen after the transaction is
2759                  * committed and before we finish replacing/dropping all the
2760                  * file extent items we need.
2761                  */
2762                 inode_inc_iversion(&inode->vfs_inode);
2763
2764                 if (!extent_info || extent_info->update_times) {
2765                         inode->vfs_inode.i_mtime = current_time(&inode->vfs_inode);
2766                         inode->vfs_inode.i_ctime = inode->vfs_inode.i_mtime;
2767                 }
2768
2769                 ret = btrfs_update_inode(trans, root, inode);
2770                 if (ret)
2771                         break;
2772
2773                 btrfs_end_transaction(trans);
2774                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
2775
2776                 trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
2777                 if (IS_ERR(trans)) {
2778                         ret = PTR_ERR(trans);
2779                         trans = NULL;
2780                         break;
2781                 }
2782
2783                 ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv,
2784                                               rsv, min_size, false);
2785                 if (WARN_ON(ret))
2786                         break;
2787                 trans->block_rsv = rsv;
2788
2789                 cur_offset = drop_args.drop_end;
2790                 len = end - cur_offset;
2791                 if (!extent_info && len) {
2792                         ret = find_first_non_hole(inode, &cur_offset, &len);
2793                         if (unlikely(ret < 0))
2794                                 break;
2795                         if (ret && !len) {
2796                                 ret = 0;
2797                                 break;
2798                         }
2799                 }
2800         }
2801
2802         /*
2803          * If we were cloning, force the next fsync to be a full one since we
2804          * we replaced (or just dropped in the case of cloning holes when
2805          * NO_HOLES is enabled) file extent items and did not setup new extent
2806          * maps for the replacement extents (or holes).
2807          */
2808         if (extent_info && !extent_info->is_new_extent)
2809                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
2810
2811         if (ret)
2812                 goto out_trans;
2813
2814         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2815         /*
2816          * If we are using the NO_HOLES feature we might have had already an
2817          * hole that overlaps a part of the region [lockstart, lockend] and
2818          * ends at (or beyond) lockend. Since we have no file extent items to
2819          * represent holes, drop_end can be less than lockend and so we must
2820          * make sure we have an extent map representing the existing hole (the
2821          * call to __btrfs_drop_extents() might have dropped the existing extent
2822          * map representing the existing hole), otherwise the fast fsync path
2823          * will not record the existence of the hole region
2824          * [existing_hole_start, lockend].
2825          */
2826         if (drop_args.drop_end <= end)
2827                 drop_args.drop_end = end + 1;
2828         /*
2829          * Don't insert file hole extent item if it's for a range beyond eof
2830          * (because it's useless) or if it represents a 0 bytes range (when
2831          * cur_offset == drop_end).
2832          */
2833         if (!extent_info && cur_offset < ino_size &&
2834             cur_offset < drop_args.drop_end) {
2835                 ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
2836                                  drop_args.drop_end);
2837                 if (ret) {
2838                         /* Same comment as above. */
2839                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2840                         goto out_trans;
2841                 }
2842         } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
2843                 /* See the comment in the loop above for the reasoning here. */
2844                 ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode, cur_offset,
2845                                         drop_args.drop_end - cur_offset);
2846                 if (ret) {
2847                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2848                         goto out_trans;
2849                 }
2850
2851         }
2852         if (extent_info) {
2853                 ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
2854                                 extent_info, extent_info->data_len,
2855                                 drop_args.bytes_found);
2856                 if (ret) {
2857                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2858                         goto out_trans;
2859                 }
2860         }
2861
2862 out_trans:
2863         if (!trans)
2864                 goto out_free;
2865
2866         trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
2867         if (ret)
2868                 btrfs_end_transaction(trans);
2869         else
2870                 *trans_out = trans;
2871 out_free:
2872         btrfs_free_block_rsv(fs_info, rsv);
2873 out:
2874         return ret;
2875 }
2876
2877 static int btrfs_punch_hole(struct file *file, loff_t offset, loff_t len)
2878 {
2879         struct inode *inode = file_inode(file);
2880         struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(inode->i_sb);
2881         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2882         struct extent_state *cached_state = NULL;
2883         struct btrfs_path *path;
2884         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
2885         u64 lockstart;
2886         u64 lockend;
2887         u64 tail_start;
2888         u64 tail_len;
2889         u64 orig_start = offset;
2890         int ret = 0;
2891         bool same_block;
2892         u64 ino_size;
2893         bool truncated_block = false;
2894         bool updated_inode = false;
2895
2896         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2897
2898         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, offset, len);
2899         if (ret)
2900                 goto out_only_mutex;
2901
2902         ino_size = round_up(inode->i_size, fs_info->sectorsize);
2903         ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2904         if (ret < 0)
2905                 goto out_only_mutex;
2906         if (ret && !len) {
2907                 /* Already in a large hole */
2908                 ret = 0;
2909                 goto out_only_mutex;
2910         }
2911
2912         ret = file_modified(file);
2913         if (ret)
2914                 goto out_only_mutex;
2915
2916         lockstart = round_up(offset, fs_info->sectorsize);
2917         lockend = round_down(offset + len, fs_info->sectorsize) - 1;
2918         same_block = (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset))
2919                 == (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1));
2920         /*
2921          * We needn't truncate any block which is beyond the end of the file
2922          * because we are sure there is no data there.
2923          */
2924         /*
2925          * Only do this if we are in the same block and we aren't doing the
2926          * entire block.
2927          */
2928         if (same_block && len < fs_info->sectorsize) {
2929                 if (offset < ino_size) {
2930                         truncated_block = true;
2931                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
2932                                                    0);
2933                 } else {
2934                         ret = 0;
2935                 }
2936                 goto out_only_mutex;
2937         }
2938
2939         /* zero back part of the first block */
2940         if (offset < ino_size) {
2941                 truncated_block = true;
2942                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
2943                 if (ret) {
2944                         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
2945                         return ret;
2946                 }
2947         }
2948
2949         /* Check the aligned pages after the first unaligned page,
2950          * if offset != orig_start, which means the first unaligned page
2951          * including several following pages are already in holes,
2952          * the extra check can be skipped */
2953         if (offset == orig_start) {
2954                 /* after truncate page, check hole again */
2955                 len = offset + len - lockstart;
2956                 offset = lockstart;
2957                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
2958                 if (ret < 0)
2959                         goto out_only_mutex;
2960                 if (ret && !len) {
2961                         ret = 0;
2962                         goto out_only_mutex;
2963                 }
2964                 lockstart = offset;
2965         }
2966
2967         /* Check the tail unaligned part is in a hole */
2968         tail_start = lockend + 1;
2969         tail_len = offset + len - tail_start;
2970         if (tail_len) {
2971                 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &tail_start, &tail_len);
2972                 if (unlikely(ret < 0))
2973                         goto out_only_mutex;
2974                 if (!ret) {
2975                         /* zero the front end of the last page */
2976                         if (tail_start + tail_len < ino_size) {
2977                                 truncated_block = true;
2978                                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode),
2979                                                         tail_start + tail_len,
2980                                                         0, 1);
2981                                 if (ret)
2982                                         goto out_only_mutex;
2983                         }
2984                 }
2985         }
2986
2987         if (lockend < lockstart) {
2988                 ret = 0;
2989                 goto out_only_mutex;
2990         }
2991
2992         btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend, &cached_state);
2993
2994         path = btrfs_alloc_path();
2995         if (!path) {
2996                 ret = -ENOMEM;
2997                 goto out;
2998         }
2999
3000         ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path, lockstart,
3001                                          lockend, NULL, &trans);
3002         btrfs_free_path(path);
3003         if (ret)
3004                 goto out;
3005
3006         ASSERT(trans != NULL);
3007         inode_inc_iversion(inode);
3008         inode->i_mtime = current_time(inode);
3009         inode->i_ctime = inode->i_mtime;
3010         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3011         updated_inode = true;
3012         btrfs_end_transaction(trans);
3013         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
3014 out:
3015         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
3016                       &cached_state);
3017 out_only_mutex:
3018         if (!updated_inode && truncated_block && !ret) {
3019                 /*
3020                  * If we only end up zeroing part of a page, we still need to
3021                  * update the inode item, so that all the time fields are
3022                  * updated as well as the necessary btrfs inode in memory fields
3023                  * for detecting, at fsync time, if the inode isn't yet in the
3024                  * log tree or it's there but not up to date.
3025                  */
3026                 struct timespec64 now = current_time(inode);
3027
3028                 inode_inc_iversion(inode);
3029                 inode->i_mtime = now;
3030                 inode->i_ctime = now;
3031                 trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
3032                 if (IS_ERR(trans)) {
3033                         ret = PTR_ERR(trans);
3034                 } else {
3035                         int ret2;
3036
3037                         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3038                         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
3039                         if (!ret)
3040                                 ret = ret2;
3041                 }
3042         }
3043         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3044         return ret;
3045 }
3046
3047 /* Helper structure to record which range is already reserved */
3048 struct falloc_range {
3049         struct list_head list;
3050         u64 start;
3051         u64 len;
3052 };
3053
3054 /*
3055  * Helper function to add falloc range
3056  *
3057  * Caller should have locked the larger range of extent containing
3058  * [start, len)
3059  */
3060 static int add_falloc_range(struct list_head *head, u64 start, u64 len)
3061 {
3062         struct falloc_range *range = NULL;
3063
3064         if (!list_empty(head)) {
3065                 /*
3066                  * As fallocate iterates by bytenr order, we only need to check
3067                  * the last range.
3068                  */
3069                 range = list_last_entry(head, struct falloc_range, list);
3070                 if (range->start + range->len == start) {
3071                         range->len += len;
3072                         return 0;
3073                 }
3074         }
3075
3076         range = kmalloc(sizeof(*range), GFP_KERNEL);
3077         if (!range)
3078                 return -ENOMEM;
3079         range->start = start;
3080         range->len = len;
3081         list_add_tail(&range->list, head);
3082         return 0;
3083 }
3084
3085 static int btrfs_fallocate_update_isize(struct inode *inode,
3086                                         const u64 end,
3087                                         const int mode)
3088 {
3089         struct btrfs_trans_handle *trans;
3090         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
3091         int ret;
3092         int ret2;
3093
3094         if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE || end <= i_size_read(inode))
3095                 return 0;
3096
3097         trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
3098         if (IS_ERR(trans))
3099                 return PTR_ERR(trans);
3100
3101         inode->i_ctime = current_time(inode);
3102         i_size_write(inode, end);
3103         btrfs_inode_safe_disk_i_size_write(BTRFS_I(inode), 0);
3104         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
3105         ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
3106
3107         return ret ? ret : ret2;
3108 }
3109
3110 enum {
3111         RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT,
3112         RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT,
3113         RANGE_BOUNDARY_HOLE,
3114 };
3115
3116 static int btrfs_zero_range_check_range_boundary(struct btrfs_inode *inode,
3117                                                  u64 offset)
3118 {
3119         const u64 sectorsize = inode->root->fs_info->sectorsize;
3120         struct extent_map *em;
3121         int ret;
3122
3123         offset = round_down(offset, sectorsize);
3124         em = btrfs_get_extent(inode, NULL, 0, offset, sectorsize);
3125         if (IS_ERR(em))
3126                 return PTR_ERR(em);
3127
3128         if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE)
3129                 ret = RANGE_BOUNDARY_HOLE;
3130         else if (test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags))
3131                 ret = RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT;
3132         else
3133                 ret = RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT;
3134
3135         free_extent_map(em);
3136         return ret;
3137 }
3138
3139 static int btrfs_zero_range(struct inode *inode,
3140                             loff_t offset,
3141                             loff_t len,
3142                             const int mode)
3143 {
3144         struct btrfs_fs_info *fs_info = BTRFS_I(inode)->root->fs_info;
3145         struct extent_map *em;
3146         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3147         int ret;
3148         u64 alloc_hint = 0;
3149         const u64 sectorsize = fs_info->sectorsize;
3150         u64 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3151         u64 alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
3152         u64 bytes_to_reserve = 0;
3153         bool space_reserved = false;
3154
3155         em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, 0, alloc_start,
3156                               alloc_end - alloc_start);
3157         if (IS_ERR(em)) {
3158                 ret = PTR_ERR(em);
3159                 goto out;
3160         }
3161
3162         /*
3163          * Avoid hole punching and extent allocation for some cases. More cases
3164          * could be considered, but these are unlikely common and we keep things
3165          * as simple as possible for now. Also, intentionally, if the target
3166          * range contains one or more prealloc extents together with regular
3167          * extents and holes, we drop all the existing extents and allocate a
3168          * new prealloc extent, so that we get a larger contiguous disk extent.
3169          */
3170         if (em->start <= alloc_start &&
3171             test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)) {
3172                 const u64 em_end = em->start + em->len;
3173
3174                 if (em_end >= offset + len) {
3175                         /*
3176                          * The whole range is already a prealloc extent,
3177                          * do nothing except updating the inode's i_size if
3178                          * needed.
3179                          */
3180                         free_extent_map(em);
3181                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
3182                                                            mode);
3183                         goto out;
3184                 }
3185                 /*
3186                  * Part of the range is already a prealloc extent, so operate
3187                  * only on the remaining part of the range.
3188                  */
3189                 alloc_start = em_end;
3190                 ASSERT(IS_ALIGNED(alloc_start, sectorsize));
3191                 len = offset + len - alloc_start;
3192                 offset = alloc_start;
3193                 alloc_hint = em->block_start + em->len;
3194         }
3195         free_extent_map(em);
3196
3197         if (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset) ==
3198             BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1)) {
3199                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, 0, alloc_start,
3200                                       sectorsize);
3201                 if (IS_ERR(em)) {
3202                         ret = PTR_ERR(em);
3203                         goto out;
3204                 }
3205
3206                 if (test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)) {
3207                         free_extent_map(em);
3208                         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
3209                                                            mode);
3210                         goto out;
3211                 }
3212                 if (len < sectorsize && em->block_start != EXTENT_MAP_HOLE) {
3213                         free_extent_map(em);
3214                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, len,
3215                                                    0);
3216                         if (!ret)
3217                                 ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode,
3218                                                                    offset + len,
3219                                                                    mode);
3220                         return ret;
3221                 }
3222                 free_extent_map(em);
3223                 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3224                 alloc_end = alloc_start + sectorsize;
3225                 goto reserve_space;
3226         }
3227
3228         alloc_start = round_up(offset, sectorsize);
3229         alloc_end = round_down(offset + len, sectorsize);
3230
3231         /*
3232          * For unaligned ranges, check the pages at the boundaries, they might
3233          * map to an extent, in which case we need to partially zero them, or
3234          * they might map to a hole, in which case we need our allocation range
3235          * to cover them.
3236          */
3237         if (!IS_ALIGNED(offset, sectorsize)) {
3238                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
3239                                                             offset);
3240                 if (ret < 0)
3241                         goto out;
3242                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
3243                         alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
3244                         ret = 0;
3245                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
3246                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, 0, 0);
3247                         if (ret)
3248                                 goto out;
3249                 } else {
3250                         ret = 0;
3251                 }
3252         }
3253
3254         if (!IS_ALIGNED(offset + len, sectorsize)) {
3255                 ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
3256                                                             offset + len);
3257                 if (ret < 0)
3258                         goto out;
3259                 if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
3260                         alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
3261                         ret = 0;
3262                 } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
3263                         ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len,
3264                                                    0, 1);
3265                         if (ret)
3266                                 goto out;
3267                 } else {
3268                         ret = 0;
3269                 }
3270         }
3271
3272 reserve_space:
3273         if (alloc_start < alloc_end) {
3274                 struct extent_state *cached_state = NULL;
3275                 const u64 lockstart = alloc_start;
3276                 const u64 lockend = alloc_end - 1;
3277
3278                 bytes_to_reserve = alloc_end - alloc_start;
3279                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3280                                                       bytes_to_reserve);
3281                 if (ret < 0)
3282                         goto out;
3283                 space_reserved = true;
3284                 btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend,
3285                                             &cached_state);
3286                 ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
3287                                                 alloc_start, bytes_to_reserve);
3288                 if (ret) {
3289                         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
3290                                       lockend, &cached_state);
3291                         goto out;
3292                 }
3293                 ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode, alloc_start,
3294                                                 alloc_end - alloc_start,
3295                                                 i_blocksize(inode),
3296                                                 offset + len, &alloc_hint);
3297                 unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
3298                               &cached_state);
3299                 /* btrfs_prealloc_file_range releases reserved space on error */
3300                 if (ret) {
3301                         space_reserved = false;
3302                         goto out;
3303                 }
3304         }
3305         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len, mode);
3306  out:
3307         if (ret && space_reserved)
3308                 btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3309                                                alloc_start, bytes_to_reserve);
3310         extent_changeset_free(data_reserved);
3311
3312         return ret;
3313 }
3314
3315 static long btrfs_fallocate(struct file *file, int mode,
3316                             loff_t offset, loff_t len)
3317 {
3318         struct inode *inode = file_inode(file);
3319         struct extent_state *cached_state = NULL;
3320         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
3321         struct falloc_range *range;
3322         struct falloc_range *tmp;
3323         struct list_head reserve_list;
3324         u64 cur_offset;
3325         u64 last_byte;
3326         u64 alloc_start;
3327         u64 alloc_end;
3328         u64 alloc_hint = 0;
3329         u64 locked_end;
3330         u64 actual_end = 0;
3331         u64 data_space_needed = 0;
3332         u64 data_space_reserved = 0;
3333         u64 qgroup_reserved = 0;
3334         struct extent_map *em;
3335         int blocksize = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->sectorsize;
3336         int ret;
3337
3338         /* Do not allow fallocate in ZONED mode */
3339         if (btrfs_is_zoned(btrfs_sb(inode->i_sb)))
3340                 return -EOPNOTSUPP;
3341
3342         alloc_start = round_down(offset, blocksize);
3343         alloc_end = round_up(offset + len, blocksize);
3344         cur_offset = alloc_start;
3345
3346         /* Make sure we aren't being give some crap mode */
3347         if (mode & ~(FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
3348                      FALLOC_FL_ZERO_RANGE))
3349                 return -EOPNOTSUPP;
3350
3351         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE)
3352                 return btrfs_punch_hole(file, offset, len);
3353
3354         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3355
3356         if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) && offset + len > inode->i_size) {
3357                 ret = inode_newsize_ok(inode, offset + len);
3358                 if (ret)
3359                         goto out;
3360         }
3361
3362         ret = file_modified(file);
3363         if (ret)
3364                 goto out;
3365
3366         /*
3367          * TODO: Move these two operations after we have checked
3368          * accurate reserved space, or fallocate can still fail but
3369          * with page truncated or size expanded.
3370          *
3371          * But that's a minor problem and won't do much harm BTW.
3372          */
3373         if (alloc_start > inode->i_size) {
3374                 ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), i_size_read(inode),
3375                                         alloc_start);
3376                 if (ret)
3377                         goto out;
3378         } else if (offset + len > inode->i_size) {
3379                 /*
3380                  * If we are fallocating from the end of the file onward we
3381                  * need to zero out the end of the block if i_size lands in the
3382                  * middle of a block.
3383                  */
3384                 ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), inode->i_size, 0, 0);
3385                 if (ret)
3386                         goto out;
3387         }
3388
3389         /*
3390          * We have locked the inode at the VFS level (in exclusive mode) and we
3391          * have locked the i_mmap_lock lock (in exclusive mode). Now before
3392          * locking the file range, flush all dealloc in the range and wait for
3393          * all ordered extents in the range to complete. After this we can lock
3394          * the file range and, due to the previous locking we did, we know there
3395          * can't be more delalloc or ordered extents in the range.
3396          */
3397         ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, alloc_start,
3398                                        alloc_end - alloc_start);
3399         if (ret)
3400                 goto out;
3401
3402         if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
3403                 ret = btrfs_zero_range(inode, offset, len, mode);
3404                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3405                 return ret;
3406         }
3407
3408         locked_end = alloc_end - 1;
3409         lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3410                     &cached_state);
3411
3412         btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), alloc_start, locked_end);
3413
3414         /* First, check if we exceed the qgroup limit */
3415         INIT_LIST_HEAD(&reserve_list);
3416         while (cur_offset < alloc_end) {
3417                 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, 0, cur_offset,
3418                                       alloc_end - cur_offset);
3419                 if (IS_ERR(em)) {
3420                         ret = PTR_ERR(em);
3421                         break;
3422                 }
3423                 last_byte = min(extent_map_end(em), alloc_end);
3424                 actual_end = min_t(u64, extent_map_end(em), offset + len);
3425                 last_byte = ALIGN(last_byte, blocksize);
3426                 if (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE ||
3427                     (cur_offset >= inode->i_size &&
3428                      !test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags))) {
3429                         const u64 range_len = last_byte - cur_offset;
3430
3431                         ret = add_falloc_range(&reserve_list, cur_offset, range_len);
3432                         if (ret < 0) {
3433                                 free_extent_map(em);
3434                                 break;
3435                         }
3436                         ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode),
3437                                         &data_reserved, cur_offset, range_len);
3438                         if (ret < 0) {
3439                                 free_extent_map(em);
3440                                 break;
3441                         }
3442                         qgroup_reserved += range_len;
3443                         data_space_needed += range_len;
3444                 }
3445                 free_extent_map(em);
3446                 cur_offset = last_byte;
3447         }
3448
3449         if (!ret && data_space_needed > 0) {
3450                 /*
3451                  * We are safe to reserve space here as we can't have delalloc
3452                  * in the range, see above.
3453                  */
3454                 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
3455                                                       data_space_needed);
3456                 if (!ret)
3457                         data_space_reserved = data_space_needed;
3458         }
3459
3460         /*
3461          * If ret is still 0, means we're OK to fallocate.
3462          * Or just cleanup the list and exit.
3463          */
3464         list_for_each_entry_safe(range, tmp, &reserve_list, list) {
3465                 if (!ret) {
3466                         ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode,
3467                                         range->start,
3468                                         range->len, i_blocksize(inode),
3469                                         offset + len, &alloc_hint);
3470                         /*
3471                          * btrfs_prealloc_file_range() releases space even
3472                          * if it returns an error.
3473                          */
3474                         data_space_reserved -= range->len;
3475                         qgroup_reserved -= range->len;
3476                 } else if (data_space_reserved > 0) {
3477                         btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
3478                                                data_reserved, range->start,
3479                                                range->len);
3480                         data_space_reserved -= range->len;
3481                         qgroup_reserved -= range->len;
3482                 } else if (qgroup_reserved > 0) {
3483                         btrfs_qgroup_free_data(BTRFS_I(inode), data_reserved,
3484                                                range->start, range->len);
3485                         qgroup_reserved -= range->len;
3486                 }
3487                 list_del(&range->list);
3488                 kfree(range);
3489         }
3490         if (ret < 0)
3491                 goto out_unlock;
3492
3493         /*
3494          * We didn't need to allocate any more space, but we still extended the
3495          * size of the file so we need to update i_size and the inode item.
3496          */
3497         ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, actual_end, mode);
3498 out_unlock:
3499         unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
3500                       &cached_state);
3501 out:
3502         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
3503         extent_changeset_free(data_reserved);
3504         return ret;
3505 }
3506
3507 /*
3508  * Helper for btrfs_find_delalloc_in_range(). Find a subrange in a given range
3509  * that has unflushed and/or flushing delalloc. There might be other adjacent
3510  * subranges after the one it found, so btrfs_find_delalloc_in_range() keeps
3511  * looping while it gets adjacent subranges, and merging them together.
3512  */
3513 static bool find_delalloc_subrange(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
3514                                    u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
3515 {
3516         const u64 len = end + 1 - start;
3517         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
3518         struct extent_map *em;
3519         u64 em_end;
3520         u64 delalloc_len;
3521
3522         /*
3523          * Search the io tree first for EXTENT_DELALLOC. If we find any, it
3524          * means we have delalloc (dirty pages) for which writeback has not
3525          * started yet.
3526          */
3527         *delalloc_start_ret = start;
3528         delalloc_len = count_range_bits(&inode->io_tree, delalloc_start_ret, end,
3529                                         len, EXTENT_DELALLOC, 1);
3530         /*
3531          * If delalloc was found then *delalloc_start_ret has a sector size
3532          * aligned value (rounded down).
3533          */
3534         if (delalloc_len > 0)
3535                 *delalloc_end_ret = *delalloc_start_ret + delalloc_len - 1;
3536
3537         /*
3538          * Now also check if there's any extent map in the range that does not
3539          * map to a hole or prealloc extent. We do this because:
3540          *
3541          * 1) When delalloc is flushed, the file range is locked, we clear the
3542          *    EXTENT_DELALLOC bit from the io tree and create an extent map for
3543          *    an allocated extent. So we might just have been called after
3544          *    delalloc is flushed and before the ordered extent completes and
3545          *    inserts the new file extent item in the subvolume's btree;
3546          *
3547          * 2) We may have an extent map created by flushing delalloc for a
3548          *    subrange that starts before the subrange we found marked with
3549          *    EXTENT_DELALLOC in the io tree.
3550          */
3551         read_lock(&em_tree->lock);
3552         em = lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
3553         read_unlock(&em_tree->lock);
3554
3555         /* extent_map_end() returns a non-inclusive end offset. */
3556         em_end = em ? extent_map_end(em) : 0;
3557
3558         /*
3559          * If we have a hole/prealloc extent map, check the next one if this one
3560          * ends before our range's end.
3561          */
3562         if (em && (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE ||
3563                    test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags)) && em_end < end) {
3564                 struct extent_map *next_em;
3565
3566                 read_lock(&em_tree->lock);
3567                 next_em = lookup_extent_mapping(em_tree, em_end, len - em_end);
3568                 read_unlock(&em_tree->lock);
3569
3570                 free_extent_map(em);
3571                 em_end = next_em ? extent_map_end(next_em) : 0;
3572                 em = next_em;
3573         }
3574
3575         if (em && (em->block_start == EXTENT_MAP_HOLE ||
3576                    test_bit(EXTENT_FLAG_PREALLOC, &em->flags))) {
3577                 free_extent_map(em);
3578                 em = NULL;
3579         }
3580
3581         /*
3582          * No extent map or one for a hole or prealloc extent. Use the delalloc
3583          * range we found in the io tree if we have one.
3584          */
3585         if (!em)
3586                 return (delalloc_len > 0);
3587
3588         /*
3589          * We don't have any range as EXTENT_DELALLOC in the io tree, so the
3590          * extent map is the only subrange representing delalloc.
3591          */
3592         if (delalloc_len == 0) {
3593                 *delalloc_start_ret = em->start;
3594                 *delalloc_end_ret = min(end, em_end - 1);
3595                 free_extent_map(em);
3596                 return true;
3597         }
3598
3599         /*
3600          * The extent map represents a delalloc range that starts before the
3601          * delalloc range we found in the io tree.
3602          */
3603         if (em->start < *delalloc_start_ret) {
3604                 *delalloc_start_ret = em->start;
3605                 /*
3606                  * If the ranges are adjacent, return a combined range.
3607                  * Otherwise return the extent map's range.
3608                  */
3609                 if (em_end < *delalloc_start_ret)
3610                         *delalloc_end_ret = min(end, em_end - 1);
3611
3612                 free_extent_map(em);
3613                 return true;
3614         }
3615
3616         /*
3617          * The extent map starts after the delalloc range we found in the io
3618          * tree. If it's adjacent, return a combined range, otherwise return
3619          * the range found in the io tree.
3620          */
3621         if (*delalloc_end_ret + 1 == em->start)
3622                 *delalloc_end_ret = min(end, em_end - 1);
3623
3624         free_extent_map(em);
3625         return true;
3626 }
3627
3628 /*
3629  * Check if there's delalloc in a given range.
3630  *
3631  * @inode:               The inode.
3632  * @start:               The start offset of the range. It does not need to be
3633  *                       sector size aligned.
3634  * @end:                 The end offset (inclusive value) of the search range.
3635  *                       It does not need to be sector size aligned.
3636  * @delalloc_start_ret:  Output argument, set to the start offset of the
3637  *                       subrange found with delalloc (may not be sector size
3638  *                       aligned).
3639  * @delalloc_end_ret:    Output argument, set to he end offset (inclusive value)
3640  *                       of the subrange found with delalloc.
3641  *
3642  * Returns true if a subrange with delalloc is found within the given range, and
3643  * if so it sets @delalloc_start_ret and @delalloc_end_ret with the start and
3644  * end offsets of the subrange.
3645  */
3646 bool btrfs_find_delalloc_in_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
3647                                   u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
3648 {
3649         u64 cur_offset = round_down(start, inode->root->fs_info->sectorsize);
3650         u64 prev_delalloc_end = 0;
3651         bool ret = false;
3652
3653         while (cur_offset < end) {
3654                 u64 delalloc_start;
3655                 u64 delalloc_end;
3656                 bool delalloc;
3657
3658                 delalloc = find_delalloc_subrange(inode, cur_offset, end,
3659                                                   &delalloc_start,
3660                                                   &delalloc_end);
3661                 if (!delalloc)
3662                         break;
3663
3664                 if (prev_delalloc_end == 0) {
3665                         /* First subrange found. */
3666                         *delalloc_start_ret = max(delalloc_start, start);
3667                         *delalloc_end_ret = delalloc_end;
3668                         ret = true;
3669                 } else if (delalloc_start == prev_delalloc_end + 1) {
3670                         /* Subrange adjacent to the previous one, merge them. */
3671                         *delalloc_end_ret = delalloc_end;
3672                 } else {
3673                         /* Subrange not adjacent to the previous one, exit. */
3674                         break;
3675                 }
3676
3677                 prev_delalloc_end = delalloc_end;
3678                 cur_offset = delalloc_end + 1;
3679                 cond_resched();
3680         }
3681
3682         return ret;
3683 }
3684
3685 /*
3686  * Check if there's a hole or delalloc range in a range representing a hole (or
3687  * prealloc extent) found in the inode's subvolume btree.
3688  *
3689  * @inode:      The inode.
3690  * @whence:     Seek mode (SEEK_DATA or SEEK_HOLE).
3691  * @start:      Start offset of the hole region. It does not need to be sector
3692  *              size aligned.
3693  * @end:        End offset (inclusive value) of the hole region. It does not
3694  *              need to be sector size aligned.
3695  * @start_ret:  Return parameter, used to set the start of the subrange in the
3696  *              hole that matches the search criteria (seek mode), if such
3697  *              subrange is found (return value of the function is true).
3698  *              The value returned here may not be sector size aligned.
3699  *
3700  * Returns true if a subrange matching the given seek mode is found, and if one
3701  * is found, it updates @start_ret with the start of the subrange.
3702  */
3703 static bool find_desired_extent_in_hole(struct btrfs_inode *inode, int whence,
3704                                         u64 start, u64 end, u64 *start_ret)
3705 {
3706         u64 delalloc_start;
3707         u64 delalloc_end;
3708         bool delalloc;
3709
3710         delalloc = btrfs_find_delalloc_in_range(inode, start, end,
3711                                                 &delalloc_start, &delalloc_end);
3712         if (delalloc && whence == SEEK_DATA) {
3713                 *start_ret = delalloc_start;
3714                 return true;
3715         }
3716
3717         if (delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
3718                 /*
3719                  * We found delalloc but it starts after out start offset. So we
3720                  * have a hole between our start offset and the delalloc start.
3721                  */
3722                 if (start < delalloc_start) {
3723                         *start_ret = start;
3724                         return true;
3725                 }
3726                 /*
3727                  * Delalloc range starts at our start offset.
3728                  * If the delalloc range's length is smaller than our range,
3729                  * then it means we have a hole that starts where the delalloc
3730                  * subrange ends.
3731                  */
3732                 if (delalloc_end < end) {
3733                         *start_ret = delalloc_end + 1;
3734                         return true;
3735                 }
3736
3737                 /* There's delalloc for the whole range. */
3738                 return false;
3739         }
3740
3741         if (!delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
3742                 *start_ret = start;
3743                 return true;
3744         }
3745
3746         /*
3747          * No delalloc in the range and we are seeking for data. The caller has
3748          * to iterate to the next extent item in the subvolume btree.
3749          */
3750         return false;
3751 }
3752
3753 static loff_t find_desired_extent(struct btrfs_inode *inode, loff_t offset,
3754                                   int whence)
3755 {
3756         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
3757         struct extent_state *cached_state = NULL;
3758         const loff_t i_size = i_size_read(&inode->vfs_inode);
3759         const u64 ino = btrfs_ino(inode);
3760         struct btrfs_root *root = inode->root;
3761         struct btrfs_path *path;
3762         struct btrfs_key key;
3763         u64 last_extent_end;
3764         u64 lockstart;
3765         u64 lockend;
3766         u64 start;
3767         int ret;
3768         bool found = false;
3769
3770         if (i_size == 0 || offset >= i_size)
3771                 return -ENXIO;
3772
3773         /*
3774          * Quick path. If the inode has no prealloc extents and its number of
3775          * bytes used matches its i_size, then it can not have holes.
3776          */
3777         if (whence == SEEK_HOLE &&
3778             !(inode->flags & BTRFS_INODE_PREALLOC) &&
3779             inode_get_bytes(&inode->vfs_inode) == i_size)
3780                 return i_size;
3781
3782         /*
3783          * offset can be negative, in this case we start finding DATA/HOLE from
3784          * the very start of the file.
3785          */
3786         start = max_t(loff_t, 0, offset);
3787
3788         lockstart = round_down(start, fs_info->sectorsize);
3789         lockend = round_up(i_size, fs_info->sectorsize);
3790         if (lockend <= lockstart)
3791                 lockend = lockstart + fs_info->sectorsize;
3792         lockend--;
3793
3794         path = btrfs_alloc_path();
3795         if (!path)
3796                 return -ENOMEM;
3797         path->reada = READA_FORWARD;
3798
3799         key.objectid = ino;
3800         key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
3801         key.offset = start;
3802
3803         last_extent_end = lockstart;
3804
3805         lock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3806
3807         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
3808         if (ret < 0) {
3809                 goto out;
3810         } else if (ret > 0 && path->slots[0] > 0) {
3811                 btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key, path->slots[0] - 1);
3812                 if (key.objectid == ino && key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3813                         path->slots[0]--;
3814         }
3815
3816         while (start < i_size) {
3817                 struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
3818                 struct btrfs_file_extent_item *extent;
3819                 u64 extent_end;
3820
3821                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
3822                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
3823                         if (ret < 0)
3824                                 goto out;
3825                         else if (ret > 0)
3826                                 break;
3827
3828                         leaf = path->nodes[0];
3829                 }
3830
3831                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
3832                 if (key.objectid != ino || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3833                         break;
3834
3835                 extent_end = btrfs_file_extent_end(path);
3836
3837                 /*
3838                  * In the first iteration we may have a slot that points to an
3839                  * extent that ends before our start offset, so skip it.
3840                  */
3841                 if (extent_end <= start) {
3842                         path->slots[0]++;
3843                         continue;
3844                 }
3845
3846                 /* We have an implicit hole, NO_HOLES feature is likely set. */
3847                 if (last_extent_end < key.offset) {
3848                         u64 search_start = last_extent_end;
3849                         u64 found_start;
3850
3851                         /*
3852                          * First iteration, @start matches @offset and it's
3853                          * within the hole.
3854                          */
3855                         if (start == offset)
3856                                 search_start = offset;
3857
3858                         found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3859                                                             search_start,
3860                                                             key.offset - 1,
3861                                                             &found_start);
3862                         if (found) {
3863                                 start = found_start;
3864                                 break;
3865                         }
3866                         /*
3867                          * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
3868                          * implicit hole range, so need to analyze the extent.
3869                          */
3870                 }
3871
3872                 extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
3873                                         struct btrfs_file_extent_item);
3874
3875                 if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, extent) == 0 ||
3876                     btrfs_file_extent_type(leaf, extent) ==
3877                     BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
3878                         /*
3879                          * Explicit hole or prealloc extent, search for delalloc.
3880                          * A prealloc extent is treated like a hole.
3881                          */
3882                         u64 search_start = key.offset;
3883                         u64 found_start;
3884
3885                         /*
3886                          * First iteration, @start matches @offset and it's
3887                          * within the hole.
3888                          */
3889                         if (start == offset)
3890                                 search_start = offset;
3891
3892                         found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
3893                                                             search_start,
3894                                                             extent_end - 1,
3895                                                             &found_start);
3896                         if (found) {
3897                                 start = found_start;
3898                                 break;
3899                         }
3900                         /*
3901                          * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
3902                          * implicit hole range, so need to analyze the next
3903                          * extent item.
3904                          */
3905                 } else {
3906                         /*
3907                          * Found a regular or inline extent.
3908                          * If we are seeking for data, adjust the start offset
3909                          * and stop, we're done.
3910                          */
3911                         if (whence == SEEK_DATA) {
3912                                 start = max_t(u64, key.offset, offset);
3913                                 found = true;
3914                                 break;
3915                         }
3916                         /*
3917                          * Else, we are seeking for a hole, check the next file
3918                          * extent item.
3919                          */
3920                 }
3921
3922                 start = extent_end;
3923                 last_extent_end = extent_end;
3924                 path->slots[0]++;
3925                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3926                         ret = -EINTR;
3927                         goto out;
3928                 }
3929                 cond_resched();
3930         }
3931
3932         /* We have an implicit hole from the last extent found up to i_size. */
3933         if (!found && start < i_size) {
3934                 found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence, start,
3935                                                     i_size - 1, &start);
3936                 if (!found)
3937                         start = i_size;
3938         }
3939
3940 out:
3941         unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
3942         btrfs_free_path(path);
3943
3944         if (ret < 0)
3945                 return ret;
3946
3947         if (whence == SEEK_DATA && start >= i_size)
3948                 return -ENXIO;
3949
3950         return min_t(loff_t, start, i_size);
3951 }
3952
3953 static loff_t btrfs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
3954 {
3955         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3956
3957         switch (whence) {
3958         default:
3959                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
3960         case SEEK_DATA:
3961         case SEEK_HOLE:
3962                 btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
3963                 offset = find_desired_extent(BTRFS_I(inode), offset, whence);
3964                 btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
3965                 break;
3966         }
3967
3968         if (offset < 0)
3969                 return offset;
3970
3971         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
3972 }
3973
3974 static int btrfs_file_open(struct inode *inode, struct file *filp)
3975 {
3976         int ret;
3977
3978         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC | FMODE_BUF_WASYNC;
3979
3980         ret = fsverity_file_open(inode, filp);
3981         if (ret)
3982                 return ret;
3983         return generic_file_open(inode, filp);
3984 }
3985
3986 static int check_direct_read(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3987                              const struct iov_iter *iter, loff_t offset)
3988 {
3989         int ret;
3990         int i, seg;
3991
3992         ret = check_direct_IO(fs_info, iter, offset);
3993         if (ret < 0)
3994                 return ret;
3995
3996         if (!iter_is_iovec(iter))
3997                 return 0;
3998
3999         for (seg = 0; seg < iter->nr_segs; seg++)
4000                 for (i = seg + 1; i < iter->nr_segs; i++)
4001                         if (iter->iov[seg].iov_base == iter->iov[i].iov_base)
4002                                 return -EINVAL;
4003         return 0;
4004 }
4005
4006 static ssize_t btrfs_direct_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
4007 {
4008         struct inode *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
4009         size_t prev_left = 0;
4010         ssize_t read = 0;
4011         ssize_t ret;
4012
4013         if (fsverity_active(inode))
4014                 return 0;
4015
4016         if (check_direct_read(btrfs_sb(inode->i_sb), to, iocb->ki_pos))
4017                 return 0;
4018
4019         btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
4020 again:
4021         /*
4022          * This is similar to what we do for direct IO writes, see the comment
4023          * at btrfs_direct_write(), but we also disable page faults in addition
4024          * to disabling them only at the iov_iter level. This is because when
4025          * reading from a hole or prealloc extent, iomap calls iov_iter_zero(),
4026          * which can still trigger page fault ins despite having set ->nofault
4027          * to true of our 'to' iov_iter.
4028          *
4029          * The difference to direct IO writes is that we deadlock when trying
4030          * to lock the extent range in the inode's tree during he page reads
4031          * triggered by the fault in (while for writes it is due to waiting for
4032          * our own ordered extent). This is because for direct IO reads,
4033          * btrfs_dio_iomap_begin() returns with the extent range locked, which
4034          * is only unlocked in the endio callback (end_bio_extent_readpage()).
4035          */
4036         pagefault_disable();
4037         to->nofault = true;
4038         ret = btrfs_dio_rw(iocb, to, read);
4039         to->nofault = false;
4040         pagefault_enable();
4041
4042         /* No increment (+=) because iomap returns a cumulative value. */
4043         if (ret > 0)
4044                 read = ret;
4045
4046         if (iov_iter_count(to) > 0 && (ret == -EFAULT || ret > 0)) {
4047                 const size_t left = iov_iter_count(to);
4048
4049                 if (left == prev_left) {
4050                         /*
4051                          * We didn't make any progress since the last attempt,
4052                          * fallback to a buffered read for the remainder of the
4053                          * range. This is just to avoid any possibility of looping
4054                          * for too long.
4055                          */
4056                         ret = read;
4057                 } else {
4058                         /*
4059                          * We made some progress since the last retry or this is
4060                          * the first time we are retrying. Fault in as many pages
4061                          * as possible and retry.
4062                          */
4063                         fault_in_iov_iter_writeable(to, left);
4064                         prev_left = left;
4065                         goto again;
4066                 }
4067         }
4068         btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_SHARED);
4069         return ret < 0 ? ret : read;
4070 }
4071
4072 static ssize_t btrfs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
4073 {
4074         ssize_t ret = 0;
4075
4076         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
4077                 ret = btrfs_direct_read(iocb, to);
4078                 if (ret < 0 || !iov_iter_count(to) ||
4079                     iocb->ki_pos >= i_size_read(file_inode(iocb->ki_filp)))
4080                         return ret;
4081         }
4082
4083         return filemap_read(iocb, to, ret);
4084 }
4085
4086 const struct file_operations btrfs_file_operations = {
4087         .llseek         = btrfs_file_llseek,
4088         .read_iter      = btrfs_file_read_iter,
4089         .splice_read    = generic_file_splice_read,
4090         .write_iter     = btrfs_file_write_iter,
4091         .splice_write   = iter_file_splice_write,
4092         .mmap           = btrfs_file_mmap,
4093         .open           = btrfs_file_open,
4094         .release        = btrfs_release_file,
4095         .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
4096         .fsync          = btrfs_sync_file,
4097         .fallocate      = btrfs_fallocate,
4098         .unlocked_ioctl = btrfs_ioctl,
4099 #ifdef CONFIG_COMPAT
4100         .compat_ioctl   = btrfs_compat_ioctl,
4101 #endif
4102         .remap_file_range = btrfs_remap_file_range,
4103 };
4104
4105 void __cold btrfs_auto_defrag_exit(void)
4106 {
4107         kmem_cache_destroy(btrfs_inode_defrag_cachep);
4108 }
4109
4110 int __init btrfs_auto_defrag_init(void)
4111 {
4112         btrfs_inode_defrag_cachep = kmem_cache_create("btrfs_inode_defrag",
4113                                         sizeof(struct inode_defrag), 0,
4114                                         SLAB_MEM_SPREAD,
4115                                         NULL);
4116         if (!btrfs_inode_defrag_cachep)
4117                 return -ENOMEM;
4118
4119         return 0;
4120 }
4121
4122 int btrfs_fdatawrite_range(struct inode *inode, loff_t start, loff_t end)
4123 {
4124         int ret;
4125
4126         /*
4127          * So with compression we will find and lock a dirty page and clear the
4128          * first one as dirty, setup an async extent, and immediately return
4129          * with the entire range locked but with nobody actually marked with
4130          * writeback.  So we can't just filemap_write_and_wait_range() and
4131          * expect it to work since it will just kick off a thread to do the
4132          * actual work.  So we need to call filemap_fdatawrite_range _again_
4133          * since it will wait on the page lock, which won't be unlocked until
4134          * after the pages have been marked as writeback and so we're good to go
4135          * from there.  We have to do this otherwise we'll miss the ordered
4136          * extents and that results in badness.  Please Josef, do not think you
4137          * know better and pull this out at some point in the future, it is
4138          * right and you are wrong.
4139          */
4140         ret = filemap_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end);
4141         if (!ret && test_bit(BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT,
4142                              &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
4143                 ret = filemap_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end);
4144
4145         return ret;
4146 }
This page took 0.304718 seconds and 4 git commands to generate.