fs/bcachefs/alloc_background.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _BCACHEFS_ALLOC_BACKGROUND_H
   3 #define _BCACHEFS_ALLOC_BACKGROUND_H
   4
   5 #include "bcachefs.h"
   6 #include "alloc_types.h"
   7 #include "buckets.h"
   8 #include "debug.h"
   9 #include "super.h"
  10
  11 enum bch_validate_flags;
  12
  13 /* How out of date a pointer gen is allowed to be: */
  14 #define BUCKET_GC_GEN_MAX       96U
  15
  16 static inline bool bch2_dev_bucket_exists(struct bch_fs *c, struct bpos pos)
  17 {
  18         rcu_read_lock();
  19         struct bch_dev *ca = bch2_dev_rcu(c, pos.inode);
  20         bool ret = ca && bucket_valid(ca, pos.offset);
  21         rcu_read_unlock();
  22         return ret;
  23 }
  24
  25 static inline u64 bucket_to_u64(struct bpos bucket)
  26 {
  27         return (bucket.inode << 48) | bucket.offset;
  28 }
  29
  30 static inline struct bpos u64_to_bucket(u64 bucket)
  31 {
  32         return POS(bucket >> 48, bucket & ~(~0ULL << 48));
  33 }
  34
  35 static inline u8 alloc_gc_gen(struct bch_alloc_v4 a)
  36 {
  37         return a.gen - a.oldest_gen;
  38 }
  39
  40 static inline void alloc_to_bucket(struct bucket *dst, struct bch_alloc_v4 src)
  41 {
  42         dst->gen                = src.gen;
  43         dst->data_type          = src.data_type;
  44         dst->dirty_sectors      = src.dirty_sectors;
  45         dst->cached_sectors     = src.cached_sectors;
  46         dst->stripe             = src.stripe;
  47 }
  48
  49 static inline void __bucket_m_to_alloc(struct bch_alloc_v4 *dst, struct bucket src)
  50 {
  51         dst->gen                = src.gen;
  52         dst->data_type          = src.data_type;
  53         dst->dirty_sectors      = src.dirty_sectors;
  54         dst->cached_sectors     = src.cached_sectors;
  55         dst->stripe             = src.stripe;
  56 }
  57
  58 static inline struct bch_alloc_v4 bucket_m_to_alloc(struct bucket b)
  59 {
  60         struct bch_alloc_v4 ret = {};
  61         __bucket_m_to_alloc(&ret, b);
  62         return ret;
  63 }
  64
  65 static inline enum bch_data_type bucket_data_type(enum bch_data_type data_type)
  66 {
  67         switch (data_type) {
  68         case BCH_DATA_cached:
  69         case BCH_DATA_stripe:
  70                 return BCH_DATA_user;
  71         default:
  72                 return data_type;
  73         }
  74 }
  75
  76 static inline bool bucket_data_type_mismatch(enum bch_data_type bucket,
  77                                              enum bch_data_type ptr)
  78 {
  79         return !data_type_is_empty(bucket) &&
  80                 bucket_data_type(bucket) != bucket_data_type(ptr);
  81 }
  82
  83 static inline unsigned bch2_bucket_sectors_total(struct bch_alloc_v4 a)
  84 {
  85         return a.dirty_sectors + a.cached_sectors;
  86 }
  87
  88 static inline unsigned bch2_bucket_sectors_dirty(struct bch_alloc_v4 a)
  89 {
  90         return a.dirty_sectors;
  91 }
  92
  93 static inline unsigned bch2_bucket_sectors_fragmented(struct bch_dev *ca,
  94                                                  struct bch_alloc_v4 a)
  95 {
  96         int d = bch2_bucket_sectors_dirty(a);
  97
  98         return d ? max(0, ca->mi.bucket_size - d) : 0;
  99 }
 100
 101 static inline enum bch_data_type alloc_data_type(struct bch_alloc_v4 a,
 102                                                  enum bch_data_type data_type)
 103 {
 104         if (a.stripe)
 105                 return data_type == BCH_DATA_parity ? data_type : BCH_DATA_stripe;
 106         if (a.dirty_sectors)
 107                 return data_type;
 108         if (a.cached_sectors)
 109                 return BCH_DATA_cached;
 110         if (BCH_ALLOC_V4_NEED_DISCARD(&a))
 111                 return BCH_DATA_need_discard;
 112         if (alloc_gc_gen(a) >= BUCKET_GC_GEN_MAX)
 113                 return BCH_DATA_need_gc_gens;
 114         return BCH_DATA_free;
 115 }
 116
 117 static inline void alloc_data_type_set(struct bch_alloc_v4 *a, enum bch_data_type data_type)
 118 {
 119         a->data_type = alloc_data_type(*a, data_type);
 120 }
 121
 122 static inline u64 alloc_lru_idx_read(struct bch_alloc_v4 a)
 123 {
 124         return a.data_type == BCH_DATA_cached ? a.io_time[READ] : 0;
 125 }
 126
 127 #define DATA_TYPES_MOVABLE              \
 128         ((1U << BCH_DATA_btree)|        \
 129          (1U << BCH_DATA_user)|         \
 130          (1U << BCH_DATA_stripe))
 131
 132 static inline bool data_type_movable(enum bch_data_type type)
 133 {
 134         return (1U << type) & DATA_TYPES_MOVABLE;
 135 }
 136
 137 static inline u64 alloc_lru_idx_fragmentation(struct bch_alloc_v4 a,
 138                                               struct bch_dev *ca)
 139 {
 140         if (!data_type_movable(a.data_type) ||
 141             !bch2_bucket_sectors_fragmented(ca, a))
 142                 return 0;
 143
 144         /*
 145          * avoid overflowing LRU_TIME_BITS on a corrupted fs, when
 146          * bucket_sectors_dirty is (much) bigger than bucket_size
 147          */
 148         u64 d = min(bch2_bucket_sectors_dirty(a),
 149                     ca->mi.bucket_size);
 150
 151         return div_u64(d * (1ULL << 31), ca->mi.bucket_size);
 152 }
 153
 154 static inline u64 alloc_freespace_genbits(struct bch_alloc_v4 a)
 155 {
 156         return ((u64) alloc_gc_gen(a) >> 4) << 56;
 157 }
 158
 159 static inline struct bpos alloc_freespace_pos(struct bpos pos, struct bch_alloc_v4 a)
 160 {
 161         pos.offset |= alloc_freespace_genbits(a);
 162         return pos;
 163 }
 164
 165 static inline unsigned alloc_v4_u64s_noerror(const struct bch_alloc_v4 *a)
 166 {
 167         return (BCH_ALLOC_V4_BACKPOINTERS_START(a) ?:
 168                         BCH_ALLOC_V4_U64s_V0) +
 169                 BCH_ALLOC_V4_NR_BACKPOINTERS(a) *
 170                 (sizeof(struct bch_backpointer) / sizeof(u64));
 171 }
 172
 173 static inline unsigned alloc_v4_u64s(const struct bch_alloc_v4 *a)
 174 {
 175         unsigned ret = alloc_v4_u64s_noerror(a);
 176         BUG_ON(ret > U8_MAX - BKEY_U64s);
 177         return ret;
 178 }
 179
 180 static inline void set_alloc_v4_u64s(struct bkey_i_alloc_v4 *a)
 181 {
 182         set_bkey_val_u64s(&a->k, alloc_v4_u64s(&a->v));
 183 }
 184
 185 struct bkey_i_alloc_v4 *
 186 bch2_trans_start_alloc_update_noupdate(struct btree_trans *, struct btree_iter *, struct bpos);
 187 struct bkey_i_alloc_v4 *
 188 bch2_trans_start_alloc_update(struct btree_trans *, struct bpos);
 189
 190 void __bch2_alloc_to_v4(struct bkey_s_c, struct bch_alloc_v4 *);
 191
 192 static inline const struct bch_alloc_v4 *bch2_alloc_to_v4(struct bkey_s_c k, struct bch_alloc_v4 *convert)
 193 {
 194         const struct bch_alloc_v4 *ret;
 195
 196         if (unlikely(k.k->type != KEY_TYPE_alloc_v4))
 197                 goto slowpath;
 198
 199         ret = bkey_s_c_to_alloc_v4(k).v;
 200         if (BCH_ALLOC_V4_BACKPOINTERS_START(ret) != BCH_ALLOC_V4_U64s)
 201                 goto slowpath;
 202
 203         return ret;
 204 slowpath:
 205         __bch2_alloc_to_v4(k, convert);
 206         return convert;
 207 }
 208
 209 struct bkey_i_alloc_v4 *bch2_alloc_to_v4_mut(struct btree_trans *, struct bkey_s_c);
 210
 211 int bch2_bucket_io_time_reset(struct btree_trans *, unsigned, size_t, int);
 212
 213 int bch2_alloc_v1_invalid(struct bch_fs *, struct bkey_s_c,
 214                           enum bch_validate_flags, struct printbuf *);
 215 int bch2_alloc_v2_invalid(struct bch_fs *, struct bkey_s_c,
 216                           enum bch_validate_flags, struct printbuf *);
 217 int bch2_alloc_v3_invalid(struct bch_fs *, struct bkey_s_c,
 218                           enum bch_validate_flags, struct printbuf *);
 219 int bch2_alloc_v4_invalid(struct bch_fs *, struct bkey_s_c,
 220                           enum bch_validate_flags, struct printbuf *);
 221 void bch2_alloc_v4_swab(struct bkey_s);
 222 void bch2_alloc_to_text(struct printbuf *, struct bch_fs *, struct bkey_s_c);
 223
 224 #define bch2_bkey_ops_alloc ((struct bkey_ops) {        \
 225         .key_invalid    = bch2_alloc_v1_invalid,        \
 226         .val_to_text    = bch2_alloc_to_text,           \
 227         .trigger        = bch2_trigger_alloc,           \
 228         .min_val_size   = 8,                            \
 229 })
 230
 231 #define bch2_bkey_ops_alloc_v2 ((struct bkey_ops) {     \
 232         .key_invalid    = bch2_alloc_v2_invalid,        \
 233         .val_to_text    = bch2_alloc_to_text,           \
 234         .trigger        = bch2_trigger_alloc,           \
 235         .min_val_size   = 8,                            \
 236 })
 237
 238 #define bch2_bkey_ops_alloc_v3 ((struct bkey_ops) {     \
 239         .key_invalid    = bch2_alloc_v3_invalid,        \
 240         .val_to_text    = bch2_alloc_to_text,           \
 241         .trigger        = bch2_trigger_alloc,           \
 242         .min_val_size   = 16,                           \
 243 })
 244
 245 #define bch2_bkey_ops_alloc_v4 ((struct bkey_ops) {     \
 246         .key_invalid    = bch2_alloc_v4_invalid,        \
 247         .val_to_text    = bch2_alloc_to_text,           \
 248         .swab           = bch2_alloc_v4_swab,           \
 249         .trigger        = bch2_trigger_alloc,           \
 250         .min_val_size   = 48,                           \
 251 })
 252
 253 int bch2_bucket_gens_invalid(struct bch_fs *, struct bkey_s_c,
 254                              enum bch_validate_flags, struct printbuf *);
 255 void bch2_bucket_gens_to_text(struct printbuf *, struct bch_fs *, struct bkey_s_c);
 256
 257 #define bch2_bkey_ops_bucket_gens ((struct bkey_ops) {  \
 258         .key_invalid    = bch2_bucket_gens_invalid,     \
 259         .val_to_text    = bch2_bucket_gens_to_text,     \
 260 })
 261
 262 int bch2_bucket_gens_init(struct bch_fs *);
 263
 264 static inline bool bkey_is_alloc(const struct bkey *k)
 265 {
 266         return  k->type == KEY_TYPE_alloc ||
 267                 k->type == KEY_TYPE_alloc_v2 ||
 268                 k->type == KEY_TYPE_alloc_v3;
 269 }
 270
 271 int bch2_alloc_read(struct bch_fs *);
 272
 273 int bch2_trigger_alloc(struct btree_trans *, enum btree_id, unsigned,
 274                        struct bkey_s_c, struct bkey_s,
 275                        enum btree_iter_update_trigger_flags);
 276 int bch2_check_alloc_info(struct bch_fs *);
 277 int bch2_check_alloc_to_lru_refs(struct bch_fs *);
 278 void bch2_dev_do_discards(struct bch_dev *);
 279 void bch2_do_discards(struct bch_fs *);
 280
 281 static inline u64 should_invalidate_buckets(struct bch_dev *ca,
 282                                             struct bch_dev_usage u)
 283 {
 284         u64 want_free = ca->mi.nbuckets >> 7;
 285         u64 free = max_t(s64, 0,
 286                            u.d[BCH_DATA_free].buckets
 287                          + u.d[BCH_DATA_need_discard].buckets
 288                          - bch2_dev_buckets_reserved(ca, BCH_WATERMARK_stripe));
 289
 290         return clamp_t(s64, want_free - free, 0, u.d[BCH_DATA_cached].buckets);
 291 }
 292
 293 void bch2_dev_do_invalidates(struct bch_dev *);
 294 void bch2_do_invalidates(struct bch_fs *);
 295
 296 static inline struct bch_backpointer *alloc_v4_backpointers(struct bch_alloc_v4 *a)
 297 {
 298         return (void *) ((u64 *) &a->v +
 299                          (BCH_ALLOC_V4_BACKPOINTERS_START(a) ?:
 300                           BCH_ALLOC_V4_U64s_V0));
 301 }
 302
 303 static inline const struct bch_backpointer *alloc_v4_backpointers_c(const struct bch_alloc_v4 *a)
 304 {
 305         return (void *) ((u64 *) &a->v + BCH_ALLOC_V4_BACKPOINTERS_START(a));
 306 }
 307
 308 int bch2_dev_freespace_init(struct bch_fs *, struct bch_dev *, u64, u64);
 309 int bch2_fs_freespace_init(struct bch_fs *);
 310
 311 void bch2_recalc_capacity(struct bch_fs *);
 312 u64 bch2_min_rw_member_capacity(struct bch_fs *);
 313
 314 void bch2_dev_allocator_remove(struct bch_fs *, struct bch_dev *);
 315 void bch2_dev_allocator_add(struct bch_fs *, struct bch_dev *);
 316
 317 void bch2_dev_allocator_background_exit(struct bch_dev *);
 318 void bch2_dev_allocator_background_init(struct bch_dev *);
 319
 320 void bch2_fs_allocator_background_init(struct bch_fs *);
 321
 322 #endif /* _BCACHEFS_ALLOC_BACKGROUND_H */