]> Git Repo - linux.git/blob - fs/btrfs/extent_map.c
Merge tag 'exfat-for-6.12-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linki...
[linux.git] / fs / btrfs / extent_map.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/err.h>
4 #include <linux/slab.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6 #include "messages.h"
7 #include "ctree.h"
8 #include "extent_map.h"
9 #include "compression.h"
10 #include "btrfs_inode.h"
11 #include "disk-io.h"
12
13
14 static struct kmem_cache *extent_map_cache;
15
16 int __init extent_map_init(void)
17 {
18         extent_map_cache = kmem_cache_create("btrfs_extent_map",
19                                              sizeof(struct extent_map), 0, 0, NULL);
20         if (!extent_map_cache)
21                 return -ENOMEM;
22         return 0;
23 }
24
25 void __cold extent_map_exit(void)
26 {
27         kmem_cache_destroy(extent_map_cache);
28 }
29
30 /*
31  * Initialize the extent tree @tree.  Should be called for each new inode or
32  * other user of the extent_map interface.
33  */
34 void extent_map_tree_init(struct extent_map_tree *tree)
35 {
36         tree->root = RB_ROOT;
37         INIT_LIST_HEAD(&tree->modified_extents);
38         rwlock_init(&tree->lock);
39 }
40
41 /*
42  * Allocate a new extent_map structure.  The new structure is returned with a
43  * reference count of one and needs to be freed using free_extent_map()
44  */
45 struct extent_map *alloc_extent_map(void)
46 {
47         struct extent_map *em;
48         em = kmem_cache_zalloc(extent_map_cache, GFP_NOFS);
49         if (!em)
50                 return NULL;
51         RB_CLEAR_NODE(&em->rb_node);
52         refcount_set(&em->refs, 1);
53         INIT_LIST_HEAD(&em->list);
54         return em;
55 }
56
57 /*
58  * Drop the reference out on @em by one and free the structure if the reference
59  * count hits zero.
60  */
61 void free_extent_map(struct extent_map *em)
62 {
63         if (!em)
64                 return;
65         if (refcount_dec_and_test(&em->refs)) {
66                 WARN_ON(extent_map_in_tree(em));
67                 WARN_ON(!list_empty(&em->list));
68                 kmem_cache_free(extent_map_cache, em);
69         }
70 }
71
72 /* Do the math around the end of an extent, handling wrapping. */
73 static u64 range_end(u64 start, u64 len)
74 {
75         if (start + len < start)
76                 return (u64)-1;
77         return start + len;
78 }
79
80 static void dec_evictable_extent_maps(struct btrfs_inode *inode)
81 {
82         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
83
84         if (!btrfs_is_testing(fs_info) && is_fstree(btrfs_root_id(inode->root)))
85                 percpu_counter_dec(&fs_info->evictable_extent_maps);
86 }
87
88 static int tree_insert(struct rb_root *root, struct extent_map *em)
89 {
90         struct rb_node **p = &root->rb_node;
91         struct rb_node *parent = NULL;
92         struct extent_map *entry = NULL;
93         struct rb_node *orig_parent = NULL;
94         u64 end = range_end(em->start, em->len);
95
96         while (*p) {
97                 parent = *p;
98                 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
99
100                 if (em->start < entry->start)
101                         p = &(*p)->rb_left;
102                 else if (em->start >= extent_map_end(entry))
103                         p = &(*p)->rb_right;
104                 else
105                         return -EEXIST;
106         }
107
108         orig_parent = parent;
109         while (parent && em->start >= extent_map_end(entry)) {
110                 parent = rb_next(parent);
111                 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
112         }
113         if (parent)
114                 if (end > entry->start && em->start < extent_map_end(entry))
115                         return -EEXIST;
116
117         parent = orig_parent;
118         entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
119         while (parent && em->start < entry->start) {
120                 parent = rb_prev(parent);
121                 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
122         }
123         if (parent)
124                 if (end > entry->start && em->start < extent_map_end(entry))
125                         return -EEXIST;
126
127         rb_link_node(&em->rb_node, orig_parent, p);
128         rb_insert_color(&em->rb_node, root);
129         return 0;
130 }
131
132 /*
133  * Search through the tree for an extent_map with a given offset.  If it can't
134  * be found, try to find some neighboring extents
135  */
136 static struct rb_node *__tree_search(struct rb_root *root, u64 offset,
137                                      struct rb_node **prev_or_next_ret)
138 {
139         struct rb_node *n = root->rb_node;
140         struct rb_node *prev = NULL;
141         struct rb_node *orig_prev = NULL;
142         struct extent_map *entry;
143         struct extent_map *prev_entry = NULL;
144
145         ASSERT(prev_or_next_ret);
146
147         while (n) {
148                 entry = rb_entry(n, struct extent_map, rb_node);
149                 prev = n;
150                 prev_entry = entry;
151
152                 if (offset < entry->start)
153                         n = n->rb_left;
154                 else if (offset >= extent_map_end(entry))
155                         n = n->rb_right;
156                 else
157                         return n;
158         }
159
160         orig_prev = prev;
161         while (prev && offset >= extent_map_end(prev_entry)) {
162                 prev = rb_next(prev);
163                 prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
164         }
165
166         /*
167          * Previous extent map found, return as in this case the caller does not
168          * care about the next one.
169          */
170         if (prev) {
171                 *prev_or_next_ret = prev;
172                 return NULL;
173         }
174
175         prev = orig_prev;
176         prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
177         while (prev && offset < prev_entry->start) {
178                 prev = rb_prev(prev);
179                 prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
180         }
181         *prev_or_next_ret = prev;
182
183         return NULL;
184 }
185
186 static inline u64 extent_map_block_len(const struct extent_map *em)
187 {
188         if (extent_map_is_compressed(em))
189                 return em->disk_num_bytes;
190         return em->len;
191 }
192
193 static inline u64 extent_map_block_end(const struct extent_map *em)
194 {
195         const u64 block_start = extent_map_block_start(em);
196         const u64 block_end = block_start + extent_map_block_len(em);
197
198         if (block_end < block_start)
199                 return (u64)-1;
200
201         return block_end;
202 }
203
204 static bool can_merge_extent_map(const struct extent_map *em)
205 {
206         if (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)
207                 return false;
208
209         /* Don't merge compressed extents, we need to know their actual size. */
210         if (extent_map_is_compressed(em))
211                 return false;
212
213         if (em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING)
214                 return false;
215
216         /*
217          * We don't want to merge stuff that hasn't been written to the log yet
218          * since it may not reflect exactly what is on disk, and that would be
219          * bad.
220          */
221         if (!list_empty(&em->list))
222                 return false;
223
224         return true;
225 }
226
227 /* Check to see if two extent_map structs are adjacent and safe to merge. */
228 static bool mergeable_maps(const struct extent_map *prev, const struct extent_map *next)
229 {
230         if (extent_map_end(prev) != next->start)
231                 return false;
232
233         if (prev->flags != next->flags)
234                 return false;
235
236         if (next->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE - 1)
237                 return extent_map_block_start(next) == extent_map_block_end(prev);
238
239         /* HOLES and INLINE extents. */
240         return next->disk_bytenr == prev->disk_bytenr;
241 }
242
243 /*
244  * Handle the on-disk data extents merge for @prev and @next.
245  *
246  * Only touches disk_bytenr/disk_num_bytes/offset/ram_bytes.
247  * For now only uncompressed regular extent can be merged.
248  *
249  * @prev and @next will be both updated to point to the new merged range.
250  * Thus one of them should be removed by the caller.
251  */
252 static void merge_ondisk_extents(struct extent_map *prev, struct extent_map *next)
253 {
254         u64 new_disk_bytenr;
255         u64 new_disk_num_bytes;
256         u64 new_offset;
257
258         /* @prev and @next should not be compressed. */
259         ASSERT(!extent_map_is_compressed(prev));
260         ASSERT(!extent_map_is_compressed(next));
261
262         /*
263          * There are two different cases where @prev and @next can be merged.
264          *
265          * 1) They are referring to the same data extent:
266          *
267          * |<----- data extent A ----->|
268          *    |<- prev ->|<- next ->|
269          *
270          * 2) They are referring to different data extents but still adjacent:
271          *
272          * |<-- data extent A -->|<-- data extent B -->|
273          *            |<- prev ->|<- next ->|
274          *
275          * The calculation here always merges the data extents first, then updates
276          * @offset using the new data extents.
277          *
278          * For case 1), the merged data extent would be the same.
279          * For case 2), we just merge the two data extents into one.
280          */
281         new_disk_bytenr = min(prev->disk_bytenr, next->disk_bytenr);
282         new_disk_num_bytes = max(prev->disk_bytenr + prev->disk_num_bytes,
283                                  next->disk_bytenr + next->disk_num_bytes) -
284                              new_disk_bytenr;
285         new_offset = prev->disk_bytenr + prev->offset - new_disk_bytenr;
286
287         prev->disk_bytenr = new_disk_bytenr;
288         prev->disk_num_bytes = new_disk_num_bytes;
289         prev->ram_bytes = new_disk_num_bytes;
290         prev->offset = new_offset;
291
292         next->disk_bytenr = new_disk_bytenr;
293         next->disk_num_bytes = new_disk_num_bytes;
294         next->ram_bytes = new_disk_num_bytes;
295         next->offset = new_offset;
296 }
297
298 static void dump_extent_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *prefix,
299                             struct extent_map *em)
300 {
301         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG))
302                 return;
303         btrfs_crit(fs_info,
304 "%s, start=%llu len=%llu disk_bytenr=%llu disk_num_bytes=%llu ram_bytes=%llu offset=%llu flags=0x%x",
305                 prefix, em->start, em->len, em->disk_bytenr, em->disk_num_bytes,
306                 em->ram_bytes, em->offset, em->flags);
307         ASSERT(0);
308 }
309
310 /* Internal sanity checks for btrfs debug builds. */
311 static void validate_extent_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct extent_map *em)
312 {
313         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG))
314                 return;
315         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
316                 if (em->disk_num_bytes == 0)
317                         dump_extent_map(fs_info, "zero disk_num_bytes", em);
318                 if (em->offset + em->len > em->ram_bytes)
319                         dump_extent_map(fs_info, "ram_bytes too small", em);
320                 if (em->offset + em->len > em->disk_num_bytes &&
321                     !extent_map_is_compressed(em))
322                         dump_extent_map(fs_info, "disk_num_bytes too small", em);
323                 if (!extent_map_is_compressed(em) &&
324                     em->ram_bytes != em->disk_num_bytes)
325                         dump_extent_map(fs_info,
326                 "ram_bytes mismatch with disk_num_bytes for non-compressed em",
327                                         em);
328         } else if (em->offset) {
329                 dump_extent_map(fs_info, "non-zero offset for hole/inline", em);
330         }
331 }
332
333 static void try_merge_map(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
334 {
335         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
336         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
337         struct extent_map *merge = NULL;
338         struct rb_node *rb;
339
340         /*
341          * We can't modify an extent map that is in the tree and that is being
342          * used by another task, as it can cause that other task to see it in
343          * inconsistent state during the merging. We always have 1 reference for
344          * the tree and 1 for this task (which is unpinning the extent map or
345          * clearing the logging flag), so anything > 2 means it's being used by
346          * other tasks too.
347          */
348         if (refcount_read(&em->refs) > 2)
349                 return;
350
351         if (!can_merge_extent_map(em))
352                 return;
353
354         if (em->start != 0) {
355                 rb = rb_prev(&em->rb_node);
356                 if (rb)
357                         merge = rb_entry(rb, struct extent_map, rb_node);
358                 if (rb && can_merge_extent_map(merge) && mergeable_maps(merge, em)) {
359                         em->start = merge->start;
360                         em->len += merge->len;
361                         em->generation = max(em->generation, merge->generation);
362
363                         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
364                                 merge_ondisk_extents(merge, em);
365                         em->flags |= EXTENT_FLAG_MERGED;
366
367                         validate_extent_map(fs_info, em);
368                         rb_erase(&merge->rb_node, &tree->root);
369                         RB_CLEAR_NODE(&merge->rb_node);
370                         free_extent_map(merge);
371                         dec_evictable_extent_maps(inode);
372                 }
373         }
374
375         rb = rb_next(&em->rb_node);
376         if (rb)
377                 merge = rb_entry(rb, struct extent_map, rb_node);
378         if (rb && can_merge_extent_map(merge) && mergeable_maps(em, merge)) {
379                 em->len += merge->len;
380                 if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
381                         merge_ondisk_extents(em, merge);
382                 validate_extent_map(fs_info, em);
383                 rb_erase(&merge->rb_node, &tree->root);
384                 RB_CLEAR_NODE(&merge->rb_node);
385                 em->generation = max(em->generation, merge->generation);
386                 em->flags |= EXTENT_FLAG_MERGED;
387                 free_extent_map(merge);
388                 dec_evictable_extent_maps(inode);
389         }
390 }
391
392 /*
393  * Unpin an extent from the cache.
394  *
395  * @inode:      the inode from which we are unpinning an extent range
396  * @start:      logical offset in the file
397  * @len:        length of the extent
398  * @gen:        generation that this extent has been modified in
399  *
400  * Called after an extent has been written to disk properly.  Set the generation
401  * to the generation that actually added the file item to the inode so we know
402  * we need to sync this extent when we call fsync().
403  *
404  * Returns: 0        on success
405  *          -ENOENT  when the extent is not found in the tree
406  *          -EUCLEAN if the found extent does not match the expected start
407  */
408 int unpin_extent_cache(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 len, u64 gen)
409 {
410         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
411         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
412         int ret = 0;
413         struct extent_map *em;
414
415         write_lock(&tree->lock);
416         em = lookup_extent_mapping(tree, start, len);
417
418         if (WARN_ON(!em)) {
419                 btrfs_warn(fs_info,
420 "no extent map found for inode %llu (root %lld) when unpinning extent range [%llu, %llu), generation %llu",
421                            btrfs_ino(inode), btrfs_root_id(inode->root),
422                            start, start + len, gen);
423                 ret = -ENOENT;
424                 goto out;
425         }
426
427         if (WARN_ON(em->start != start)) {
428                 btrfs_warn(fs_info,
429 "found extent map for inode %llu (root %lld) with unexpected start offset %llu when unpinning extent range [%llu, %llu), generation %llu",
430                            btrfs_ino(inode), btrfs_root_id(inode->root),
431                            em->start, start, start + len, gen);
432                 ret = -EUCLEAN;
433                 goto out;
434         }
435
436         em->generation = gen;
437         em->flags &= ~EXTENT_FLAG_PINNED;
438
439         try_merge_map(inode, em);
440
441 out:
442         write_unlock(&tree->lock);
443         free_extent_map(em);
444         return ret;
445
446 }
447
448 void clear_em_logging(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
449 {
450         lockdep_assert_held_write(&inode->extent_tree.lock);
451
452         em->flags &= ~EXTENT_FLAG_LOGGING;
453         if (extent_map_in_tree(em))
454                 try_merge_map(inode, em);
455 }
456
457 static inline void setup_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
458                                         struct extent_map *em,
459                                         int modified)
460 {
461         refcount_inc(&em->refs);
462
463         ASSERT(list_empty(&em->list));
464
465         if (modified)
466                 list_add(&em->list, &inode->extent_tree.modified_extents);
467         else
468                 try_merge_map(inode, em);
469 }
470
471 /*
472  * Add a new extent map to an inode's extent map tree.
473  *
474  * @inode:      the target inode
475  * @em:         map to insert
476  * @modified:   indicate whether the given @em should be added to the
477  *              modified list, which indicates the extent needs to be logged
478  *
479  * Insert @em into the @inode's extent map tree or perform a simple
480  * forward/backward merge with existing mappings.  The extent_map struct passed
481  * in will be inserted into the tree directly, with an additional reference
482  * taken, or a reference dropped if the merge attempt was successful.
483  */
484 static int add_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
485                               struct extent_map *em, int modified)
486 {
487         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
488         struct btrfs_root *root = inode->root;
489         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
490         int ret;
491
492         lockdep_assert_held_write(&tree->lock);
493
494         validate_extent_map(fs_info, em);
495         ret = tree_insert(&tree->root, em);
496         if (ret)
497                 return ret;
498
499         setup_extent_mapping(inode, em, modified);
500
501         if (!btrfs_is_testing(fs_info) && is_fstree(btrfs_root_id(root)))
502                 percpu_counter_inc(&fs_info->evictable_extent_maps);
503
504         return 0;
505 }
506
507 static struct extent_map *
508 __lookup_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
509                         u64 start, u64 len, int strict)
510 {
511         struct extent_map *em;
512         struct rb_node *rb_node;
513         struct rb_node *prev_or_next = NULL;
514         u64 end = range_end(start, len);
515
516         rb_node = __tree_search(&tree->root, start, &prev_or_next);
517         if (!rb_node) {
518                 if (prev_or_next)
519                         rb_node = prev_or_next;
520                 else
521                         return NULL;
522         }
523
524         em = rb_entry(rb_node, struct extent_map, rb_node);
525
526         if (strict && !(end > em->start && start < extent_map_end(em)))
527                 return NULL;
528
529         refcount_inc(&em->refs);
530         return em;
531 }
532
533 /*
534  * Lookup extent_map that intersects @start + @len range.
535  *
536  * @tree:       tree to lookup in
537  * @start:      byte offset to start the search
538  * @len:        length of the lookup range
539  *
540  * Find and return the first extent_map struct in @tree that intersects the
541  * [start, len] range.  There may be additional objects in the tree that
542  * intersect, so check the object returned carefully to make sure that no
543  * additional lookups are needed.
544  */
545 struct extent_map *lookup_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
546                                          u64 start, u64 len)
547 {
548         return __lookup_extent_mapping(tree, start, len, 1);
549 }
550
551 /*
552  * Find a nearby extent map intersecting @start + @len (not an exact search).
553  *
554  * @tree:       tree to lookup in
555  * @start:      byte offset to start the search
556  * @len:        length of the lookup range
557  *
558  * Find and return the first extent_map struct in @tree that intersects the
559  * [start, len] range.
560  *
561  * If one can't be found, any nearby extent may be returned
562  */
563 struct extent_map *search_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
564                                          u64 start, u64 len)
565 {
566         return __lookup_extent_mapping(tree, start, len, 0);
567 }
568
569 /*
570  * Remove an extent_map from its inode's extent tree.
571  *
572  * @inode:      the inode the extent map belongs to
573  * @em:         extent map being removed
574  *
575  * Remove @em from the extent tree of @inode.  No reference counts are dropped,
576  * and no checks are done to see if the range is in use.
577  */
578 void remove_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
579 {
580         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
581
582         lockdep_assert_held_write(&tree->lock);
583
584         WARN_ON(em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
585         rb_erase(&em->rb_node, &tree->root);
586         if (!(em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
587                 list_del_init(&em->list);
588         RB_CLEAR_NODE(&em->rb_node);
589
590         dec_evictable_extent_maps(inode);
591 }
592
593 static void replace_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
594                                    struct extent_map *cur,
595                                    struct extent_map *new,
596                                    int modified)
597 {
598         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
599         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
600
601         lockdep_assert_held_write(&tree->lock);
602
603         validate_extent_map(fs_info, new);
604
605         WARN_ON(cur->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
606         ASSERT(extent_map_in_tree(cur));
607         if (!(cur->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
608                 list_del_init(&cur->list);
609         rb_replace_node(&cur->rb_node, &new->rb_node, &tree->root);
610         RB_CLEAR_NODE(&cur->rb_node);
611
612         setup_extent_mapping(inode, new, modified);
613 }
614
615 static struct extent_map *next_extent_map(const struct extent_map *em)
616 {
617         struct rb_node *next;
618
619         next = rb_next(&em->rb_node);
620         if (!next)
621                 return NULL;
622         return container_of(next, struct extent_map, rb_node);
623 }
624
625 static struct extent_map *prev_extent_map(struct extent_map *em)
626 {
627         struct rb_node *prev;
628
629         prev = rb_prev(&em->rb_node);
630         if (!prev)
631                 return NULL;
632         return container_of(prev, struct extent_map, rb_node);
633 }
634
635 /*
636  * Helper for btrfs_get_extent.  Given an existing extent in the tree,
637  * the existing extent is the nearest extent to map_start,
638  * and an extent that you want to insert, deal with overlap and insert
639  * the best fitted new extent into the tree.
640  */
641 static noinline int merge_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
642                                          struct extent_map *existing,
643                                          struct extent_map *em,
644                                          u64 map_start)
645 {
646         struct extent_map *prev;
647         struct extent_map *next;
648         u64 start;
649         u64 end;
650         u64 start_diff;
651
652         if (map_start < em->start || map_start >= extent_map_end(em))
653                 return -EINVAL;
654
655         if (existing->start > map_start) {
656                 next = existing;
657                 prev = prev_extent_map(next);
658         } else {
659                 prev = existing;
660                 next = next_extent_map(prev);
661         }
662
663         start = prev ? extent_map_end(prev) : em->start;
664         start = max_t(u64, start, em->start);
665         end = next ? next->start : extent_map_end(em);
666         end = min_t(u64, end, extent_map_end(em));
667         start_diff = start - em->start;
668         em->start = start;
669         em->len = end - start;
670         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
671                 em->offset += start_diff;
672         return add_extent_mapping(inode, em, 0);
673 }
674
675 /*
676  * Add extent mapping into an inode's extent map tree.
677  *
678  * @inode:    target inode
679  * @em_in:    extent we are inserting
680  * @start:    start of the logical range btrfs_get_extent() is requesting
681  * @len:      length of the logical range btrfs_get_extent() is requesting
682  *
683  * Note that @em_in's range may be different from [start, start+len),
684  * but they must be overlapped.
685  *
686  * Insert @em_in into the inode's extent map tree. In case there is an
687  * overlapping range, handle the -EEXIST by either:
688  * a) Returning the existing extent in @em_in if @start is within the
689  *    existing em.
690  * b) Merge the existing extent with @em_in passed in.
691  *
692  * Return 0 on success, otherwise -EEXIST.
693  *
694  */
695 int btrfs_add_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
696                              struct extent_map **em_in, u64 start, u64 len)
697 {
698         int ret;
699         struct extent_map *em = *em_in;
700         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
701
702         /*
703          * Tree-checker should have rejected any inline extent with non-zero
704          * file offset. Here just do a sanity check.
705          */
706         if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_INLINE)
707                 ASSERT(em->start == 0);
708
709         ret = add_extent_mapping(inode, em, 0);
710         /* it is possible that someone inserted the extent into the tree
711          * while we had the lock dropped.  It is also possible that
712          * an overlapping map exists in the tree
713          */
714         if (ret == -EEXIST) {
715                 struct extent_map *existing;
716
717                 existing = search_extent_mapping(&inode->extent_tree, start, len);
718
719                 trace_btrfs_handle_em_exist(fs_info, existing, em, start, len);
720
721                 /*
722                  * existing will always be non-NULL, since there must be
723                  * extent causing the -EEXIST.
724                  */
725                 if (start >= existing->start &&
726                     start < extent_map_end(existing)) {
727                         free_extent_map(em);
728                         *em_in = existing;
729                         ret = 0;
730                 } else {
731                         u64 orig_start = em->start;
732                         u64 orig_len = em->len;
733
734                         /*
735                          * The existing extent map is the one nearest to
736                          * the [start, start + len) range which overlaps
737                          */
738                         ret = merge_extent_mapping(inode, existing, em, start);
739                         if (WARN_ON(ret)) {
740                                 free_extent_map(em);
741                                 *em_in = NULL;
742                                 btrfs_warn(fs_info,
743 "extent map merge error existing [%llu, %llu) with em [%llu, %llu) start %llu",
744                                            existing->start, extent_map_end(existing),
745                                            orig_start, orig_start + orig_len, start);
746                         }
747                         free_extent_map(existing);
748                 }
749         }
750
751         ASSERT(ret == 0 || ret == -EEXIST);
752         return ret;
753 }
754
755 /*
756  * Drop all extent maps from a tree in the fastest possible way, rescheduling
757  * if needed. This avoids searching the tree, from the root down to the first
758  * extent map, before each deletion.
759  */
760 static void drop_all_extent_maps_fast(struct btrfs_inode *inode)
761 {
762         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
763         struct rb_node *node;
764
765         write_lock(&tree->lock);
766         node = rb_first(&tree->root);
767         while (node) {
768                 struct extent_map *em;
769                 struct rb_node *next = rb_next(node);
770
771                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
772                 em->flags &= ~(EXTENT_FLAG_PINNED | EXTENT_FLAG_LOGGING);
773                 remove_extent_mapping(inode, em);
774                 free_extent_map(em);
775
776                 if (cond_resched_rwlock_write(&tree->lock))
777                         node = rb_first(&tree->root);
778                 else
779                         node = next;
780         }
781         write_unlock(&tree->lock);
782 }
783
784 /*
785  * Drop all extent maps in a given range.
786  *
787  * @inode:       The target inode.
788  * @start:       Start offset of the range.
789  * @end:         End offset of the range (inclusive value).
790  * @skip_pinned: Indicate if pinned extent maps should be ignored or not.
791  *
792  * This drops all the extent maps that intersect the given range [@start, @end].
793  * Extent maps that partially overlap the range and extend behind or beyond it,
794  * are split.
795  * The caller should have locked an appropriate file range in the inode's io
796  * tree before calling this function.
797  */
798 void btrfs_drop_extent_map_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
799                                  bool skip_pinned)
800 {
801         struct extent_map *split;
802         struct extent_map *split2;
803         struct extent_map *em;
804         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
805         u64 len = end - start + 1;
806
807         WARN_ON(end < start);
808         if (end == (u64)-1) {
809                 if (start == 0 && !skip_pinned) {
810                         drop_all_extent_maps_fast(inode);
811                         return;
812                 }
813                 len = (u64)-1;
814         } else {
815                 /* Make end offset exclusive for use in the loop below. */
816                 end++;
817         }
818
819         /*
820          * It's ok if we fail to allocate the extent maps, see the comment near
821          * the bottom of the loop below. We only need two spare extent maps in
822          * the worst case, where the first extent map that intersects our range
823          * starts before the range and the last extent map that intersects our
824          * range ends after our range (and they might be the same extent map),
825          * because we need to split those two extent maps at the boundaries.
826          */
827         split = alloc_extent_map();
828         split2 = alloc_extent_map();
829
830         write_lock(&em_tree->lock);
831         em = lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
832
833         while (em) {
834                 /* extent_map_end() returns exclusive value (last byte + 1). */
835                 const u64 em_end = extent_map_end(em);
836                 struct extent_map *next_em = NULL;
837                 u64 gen;
838                 unsigned long flags;
839                 bool modified;
840
841                 if (em_end < end) {
842                         next_em = next_extent_map(em);
843                         if (next_em) {
844                                 if (next_em->start < end)
845                                         refcount_inc(&next_em->refs);
846                                 else
847                                         next_em = NULL;
848                         }
849                 }
850
851                 if (skip_pinned && (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)) {
852                         start = em_end;
853                         goto next;
854                 }
855
856                 flags = em->flags;
857                 /*
858                  * In case we split the extent map, we want to preserve the
859                  * EXTENT_FLAG_LOGGING flag on our extent map, but we don't want
860                  * it on the new extent maps.
861                  */
862                 em->flags &= ~(EXTENT_FLAG_PINNED | EXTENT_FLAG_LOGGING);
863                 modified = !list_empty(&em->list);
864
865                 /*
866                  * The extent map does not cross our target range, so no need to
867                  * split it, we can remove it directly.
868                  */
869                 if (em->start >= start && em_end <= end)
870                         goto remove_em;
871
872                 gen = em->generation;
873
874                 if (em->start < start) {
875                         if (!split) {
876                                 split = split2;
877                                 split2 = NULL;
878                                 if (!split)
879                                         goto remove_em;
880                         }
881                         split->start = em->start;
882                         split->len = start - em->start;
883
884                         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
885                                 split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
886                                 split->disk_num_bytes = em->disk_num_bytes;
887                                 split->offset = em->offset;
888                                 split->ram_bytes = em->ram_bytes;
889                         } else {
890                                 split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
891                                 split->disk_num_bytes = 0;
892                                 split->offset = 0;
893                                 split->ram_bytes = split->len;
894                         }
895
896                         split->generation = gen;
897                         split->flags = flags;
898                         replace_extent_mapping(inode, em, split, modified);
899                         free_extent_map(split);
900                         split = split2;
901                         split2 = NULL;
902                 }
903                 if (em_end > end) {
904                         if (!split) {
905                                 split = split2;
906                                 split2 = NULL;
907                                 if (!split)
908                                         goto remove_em;
909                         }
910                         split->start = end;
911                         split->len = em_end - end;
912                         split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
913                         split->flags = flags;
914                         split->generation = gen;
915
916                         if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
917                                 split->disk_num_bytes = em->disk_num_bytes;
918                                 split->offset = em->offset + end - em->start;
919                                 split->ram_bytes = em->ram_bytes;
920                         } else {
921                                 split->disk_num_bytes = 0;
922                                 split->offset = 0;
923                                 split->ram_bytes = split->len;
924                         }
925
926                         if (extent_map_in_tree(em)) {
927                                 replace_extent_mapping(inode, em, split, modified);
928                         } else {
929                                 int ret;
930
931                                 ret = add_extent_mapping(inode, split, modified);
932                                 /* Logic error, shouldn't happen. */
933                                 ASSERT(ret == 0);
934                                 if (WARN_ON(ret != 0) && modified)
935                                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
936                         }
937                         free_extent_map(split);
938                         split = NULL;
939                 }
940 remove_em:
941                 if (extent_map_in_tree(em)) {
942                         /*
943                          * If the extent map is still in the tree it means that
944                          * either of the following is true:
945                          *
946                          * 1) It fits entirely in our range (doesn't end beyond
947                          *    it or starts before it);
948                          *
949                          * 2) It starts before our range and/or ends after our
950                          *    range, and we were not able to allocate the extent
951                          *    maps for split operations, @split and @split2.
952                          *
953                          * If we are at case 2) then we just remove the entire
954                          * extent map - this is fine since if anyone needs it to
955                          * access the subranges outside our range, will just
956                          * load it again from the subvolume tree's file extent
957                          * item. However if the extent map was in the list of
958                          * modified extents, then we must mark the inode for a
959                          * full fsync, otherwise a fast fsync will miss this
960                          * extent if it's new and needs to be logged.
961                          */
962                         if ((em->start < start || em_end > end) && modified) {
963                                 ASSERT(!split);
964                                 btrfs_set_inode_full_sync(inode);
965                         }
966                         remove_extent_mapping(inode, em);
967                 }
968
969                 /*
970                  * Once for the tree reference (we replaced or removed the
971                  * extent map from the tree).
972                  */
973                 free_extent_map(em);
974 next:
975                 /* Once for us (for our lookup reference). */
976                 free_extent_map(em);
977
978                 em = next_em;
979         }
980
981         write_unlock(&em_tree->lock);
982
983         free_extent_map(split);
984         free_extent_map(split2);
985 }
986
987 /*
988  * Replace a range in the inode's extent map tree with a new extent map.
989  *
990  * @inode:      The target inode.
991  * @new_em:     The new extent map to add to the inode's extent map tree.
992  * @modified:   Indicate if the new extent map should be added to the list of
993  *              modified extents (for fast fsync tracking).
994  *
995  * Drops all the extent maps in the inode's extent map tree that intersect the
996  * range of the new extent map and adds the new extent map to the tree.
997  * The caller should have locked an appropriate file range in the inode's io
998  * tree before calling this function.
999  */
1000 int btrfs_replace_extent_map_range(struct btrfs_inode *inode,
1001                                    struct extent_map *new_em,
1002                                    bool modified)
1003 {
1004         const u64 end = new_em->start + new_em->len - 1;
1005         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
1006         int ret;
1007
1008         ASSERT(!extent_map_in_tree(new_em));
1009
1010         /*
1011          * The caller has locked an appropriate file range in the inode's io
1012          * tree, but getting -EEXIST when adding the new extent map can still
1013          * happen in case there are extents that partially cover the range, and
1014          * this is due to two tasks operating on different parts of the extent.
1015          * See commit 18e83ac75bfe67 ("Btrfs: fix unexpected EEXIST from
1016          * btrfs_get_extent") for an example and details.
1017          */
1018         do {
1019                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, new_em->start, end, false);
1020                 write_lock(&tree->lock);
1021                 ret = add_extent_mapping(inode, new_em, modified);
1022                 write_unlock(&tree->lock);
1023         } while (ret == -EEXIST);
1024
1025         return ret;
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Split off the first pre bytes from the extent_map at [start, start + len],
1030  * and set the block_start for it to new_logical.
1031  *
1032  * This function is used when an ordered_extent needs to be split.
1033  */
1034 int split_extent_map(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 len, u64 pre,
1035                      u64 new_logical)
1036 {
1037         struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
1038         struct extent_map *em;
1039         struct extent_map *split_pre = NULL;
1040         struct extent_map *split_mid = NULL;
1041         int ret = 0;
1042         unsigned long flags;
1043
1044         ASSERT(pre != 0);
1045         ASSERT(pre < len);
1046
1047         split_pre = alloc_extent_map();
1048         if (!split_pre)
1049                 return -ENOMEM;
1050         split_mid = alloc_extent_map();
1051         if (!split_mid) {
1052                 ret = -ENOMEM;
1053                 goto out_free_pre;
1054         }
1055
1056         lock_extent(&inode->io_tree, start, start + len - 1, NULL);
1057         write_lock(&em_tree->lock);
1058         em = lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
1059         if (!em) {
1060                 ret = -EIO;
1061                 goto out_unlock;
1062         }
1063
1064         ASSERT(em->len == len);
1065         ASSERT(!extent_map_is_compressed(em));
1066         ASSERT(em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE);
1067         ASSERT(em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
1068         ASSERT(!(em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING));
1069         ASSERT(!list_empty(&em->list));
1070
1071         flags = em->flags;
1072         em->flags &= ~EXTENT_FLAG_PINNED;
1073
1074         /* First, replace the em with a new extent_map starting from * em->start */
1075         split_pre->start = em->start;
1076         split_pre->len = pre;
1077         split_pre->disk_bytenr = new_logical;
1078         split_pre->disk_num_bytes = split_pre->len;
1079         split_pre->offset = 0;
1080         split_pre->ram_bytes = split_pre->len;
1081         split_pre->flags = flags;
1082         split_pre->generation = em->generation;
1083
1084         replace_extent_mapping(inode, em, split_pre, 1);
1085
1086         /*
1087          * Now we only have an extent_map at:
1088          *     [em->start, em->start + pre]
1089          */
1090
1091         /* Insert the middle extent_map. */
1092         split_mid->start = em->start + pre;
1093         split_mid->len = em->len - pre;
1094         split_mid->disk_bytenr = extent_map_block_start(em) + pre;
1095         split_mid->disk_num_bytes = split_mid->len;
1096         split_mid->offset = 0;
1097         split_mid->ram_bytes = split_mid->len;
1098         split_mid->flags = flags;
1099         split_mid->generation = em->generation;
1100         add_extent_mapping(inode, split_mid, 1);
1101
1102         /* Once for us */
1103         free_extent_map(em);
1104         /* Once for the tree */
1105         free_extent_map(em);
1106
1107 out_unlock:
1108         write_unlock(&em_tree->lock);
1109         unlock_extent(&inode->io_tree, start, start + len - 1, NULL);
1110         free_extent_map(split_mid);
1111 out_free_pre:
1112         free_extent_map(split_pre);
1113         return ret;
1114 }
1115
1116 struct btrfs_em_shrink_ctx {
1117         long nr_to_scan;
1118         long scanned;
1119         u64 last_ino;
1120         u64 last_root;
1121 };
1122
1123 static long btrfs_scan_inode(struct btrfs_inode *inode, struct btrfs_em_shrink_ctx *ctx)
1124 {
1125         const u64 cur_fs_gen = btrfs_get_fs_generation(inode->root->fs_info);
1126         struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
1127         long nr_dropped = 0;
1128         struct rb_node *node;
1129
1130         /*
1131          * Take the mmap lock so that we serialize with the inode logging phase
1132          * of fsync because we may need to set the full sync flag on the inode,
1133          * in case we have to remove extent maps in the tree's list of modified
1134          * extents. If we set the full sync flag in the inode while an fsync is
1135          * in progress, we may risk missing new extents because before the flag
1136          * is set, fsync decides to only wait for writeback to complete and then
1137          * during inode logging it sees the flag set and uses the subvolume tree
1138          * to find new extents, which may not be there yet because ordered
1139          * extents haven't completed yet.
1140          *
1141          * We also do a try lock because otherwise we could deadlock. This is
1142          * because the shrinker for this filesystem may be invoked while we are
1143          * in a path that is holding the mmap lock in write mode. For example in
1144          * a reflink operation while COWing an extent buffer, when allocating
1145          * pages for a new extent buffer and under memory pressure, the shrinker
1146          * may be invoked, and therefore we would deadlock by attempting to read
1147          * lock the mmap lock while we are holding already a write lock on it.
1148          */
1149         if (!down_read_trylock(&inode->i_mmap_lock))
1150                 return 0;
1151
1152         /*
1153          * We want to be fast so if the lock is busy we don't want to spend time
1154          * waiting for it - either some task is about to do IO for the inode or
1155          * we may have another task shrinking extent maps, here in this code, so
1156          * skip this inode.
1157          */
1158         if (!write_trylock(&tree->lock)) {
1159                 up_read(&inode->i_mmap_lock);
1160                 return 0;
1161         }
1162
1163         node = rb_first(&tree->root);
1164         while (node) {
1165                 struct rb_node *next = rb_next(node);
1166                 struct extent_map *em;
1167
1168                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
1169                 ctx->scanned++;
1170
1171                 if (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)
1172                         goto next;
1173
1174                 /*
1175                  * If the inode is in the list of modified extents (new) and its
1176                  * generation is the same (or is greater than) the current fs
1177                  * generation, it means it was not yet persisted so we have to
1178                  * set the full sync flag so that the next fsync will not miss
1179                  * it.
1180                  */
1181                 if (!list_empty(&em->list) && em->generation >= cur_fs_gen)
1182                         btrfs_set_inode_full_sync(inode);
1183
1184                 remove_extent_mapping(inode, em);
1185                 trace_btrfs_extent_map_shrinker_remove_em(inode, em);
1186                 /* Drop the reference for the tree. */
1187                 free_extent_map(em);
1188                 nr_dropped++;
1189 next:
1190                 if (ctx->scanned >= ctx->nr_to_scan)
1191                         break;
1192
1193                 /*
1194                  * Stop if we need to reschedule or there's contention on the
1195                  * lock. This is to avoid slowing other tasks trying to take the
1196                  * lock.
1197                  */
1198                 if (need_resched() || rwlock_needbreak(&tree->lock))
1199                         break;
1200                 node = next;
1201         }
1202         write_unlock(&tree->lock);
1203         up_read(&inode->i_mmap_lock);
1204
1205         return nr_dropped;
1206 }
1207
1208 static long btrfs_scan_root(struct btrfs_root *root, struct btrfs_em_shrink_ctx *ctx)
1209 {
1210         struct btrfs_inode *inode;
1211         long nr_dropped = 0;
1212         u64 min_ino = ctx->last_ino + 1;
1213
1214         inode = btrfs_find_first_inode(root, min_ino);
1215         while (inode) {
1216                 nr_dropped += btrfs_scan_inode(inode, ctx);
1217
1218                 min_ino = btrfs_ino(inode) + 1;
1219                 ctx->last_ino = btrfs_ino(inode);
1220                 btrfs_add_delayed_iput(inode);
1221
1222                 if (ctx->scanned >= ctx->nr_to_scan)
1223                         break;
1224
1225                 cond_resched();
1226
1227                 inode = btrfs_find_first_inode(root, min_ino);
1228         }
1229
1230         if (inode) {
1231                 /*
1232                  * There are still inodes in this root or we happened to process
1233                  * the last one and reached the scan limit. In either case set
1234                  * the current root to this one, so we'll resume from the next
1235                  * inode if there is one or we will find out this was the last
1236                  * one and move to the next root.
1237                  */
1238                 ctx->last_root = btrfs_root_id(root);
1239         } else {
1240                 /*
1241                  * No more inodes in this root, set extent_map_shrinker_last_ino to 0 so
1242                  * that when processing the next root we start from its first inode.
1243                  */
1244                 ctx->last_ino = 0;
1245                 ctx->last_root = btrfs_root_id(root) + 1;
1246         }
1247
1248         return nr_dropped;
1249 }
1250
1251 long btrfs_free_extent_maps(struct btrfs_fs_info *fs_info, long nr_to_scan)
1252 {
1253         struct btrfs_em_shrink_ctx ctx;
1254         u64 start_root_id;
1255         u64 next_root_id;
1256         bool cycled = false;
1257         long nr_dropped = 0;
1258
1259         ctx.scanned = 0;
1260         ctx.nr_to_scan = nr_to_scan;
1261
1262         /*
1263          * In case we have multiple tasks running this shrinker, make the next
1264          * one start from the next inode in case it starts before we finish.
1265          */
1266         spin_lock(&fs_info->extent_map_shrinker_lock);
1267         ctx.last_ino = fs_info->extent_map_shrinker_last_ino;
1268         fs_info->extent_map_shrinker_last_ino++;
1269         ctx.last_root = fs_info->extent_map_shrinker_last_root;
1270         spin_unlock(&fs_info->extent_map_shrinker_lock);
1271
1272         start_root_id = ctx.last_root;
1273         next_root_id = ctx.last_root;
1274
1275         if (trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_enter_enabled()) {
1276                 s64 nr = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->evictable_extent_maps);
1277
1278                 trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_enter(fs_info, nr_to_scan,
1279                                                            nr, ctx.last_root,
1280                                                            ctx.last_ino);
1281         }
1282
1283         while (ctx.scanned < ctx.nr_to_scan) {
1284                 struct btrfs_root *root;
1285                 unsigned long count;
1286
1287                 cond_resched();
1288
1289                 spin_lock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
1290                 count = radix_tree_gang_lookup(&fs_info->fs_roots_radix,
1291                                                (void **)&root,
1292                                                (unsigned long)next_root_id, 1);
1293                 if (count == 0) {
1294                         spin_unlock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
1295                         if (start_root_id > 0 && !cycled) {
1296                                 next_root_id = 0;
1297                                 ctx.last_root = 0;
1298                                 ctx.last_ino = 0;
1299                                 cycled = true;
1300                                 continue;
1301                         }
1302                         break;
1303                 }
1304                 next_root_id = btrfs_root_id(root) + 1;
1305                 root = btrfs_grab_root(root);
1306                 spin_unlock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
1307
1308                 if (!root)
1309                         continue;
1310
1311                 if (is_fstree(btrfs_root_id(root)))
1312                         nr_dropped += btrfs_scan_root(root, &ctx);
1313
1314                 btrfs_put_root(root);
1315         }
1316
1317         /*
1318          * In case of multiple tasks running this extent map shrinking code this
1319          * isn't perfect but it's simple and silences things like KCSAN. It's
1320          * not possible to know which task made more progress because we can
1321          * cycle back to the first root and first inode if it's not the first
1322          * time the shrinker ran, see the above logic. Also a task that started
1323          * later may finish ealier than another task and made less progress. So
1324          * make this simple and update to the progress of the last task that
1325          * finished, with the occasional possiblity of having two consecutive
1326          * runs of the shrinker process the same inodes.
1327          */
1328         spin_lock(&fs_info->extent_map_shrinker_lock);
1329         fs_info->extent_map_shrinker_last_ino = ctx.last_ino;
1330         fs_info->extent_map_shrinker_last_root = ctx.last_root;
1331         spin_unlock(&fs_info->extent_map_shrinker_lock);
1332
1333         if (trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_exit_enabled()) {
1334                 s64 nr = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->evictable_extent_maps);
1335
1336                 trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_exit(fs_info, nr_dropped,
1337                                                           nr, ctx.last_root,
1338                                                           ctx.last_ino);
1339         }
1340
1341         return nr_dropped;
1342 }
This page took 0.110653 seconds and 4 git commands to generate.