fs/btrfs/block-group.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2
   3 #ifndef BTRFS_BLOCK_GROUP_H
   4 #define BTRFS_BLOCK_GROUP_H
   5
   6 #include "free-space-cache.h"
   7
   8 enum btrfs_disk_cache_state {
   9         BTRFS_DC_WRITTEN,
  10         BTRFS_DC_ERROR,
  11         BTRFS_DC_CLEAR,
  12         BTRFS_DC_SETUP,
  13 };
  14
  15 enum btrfs_block_group_size_class {
  16         /* Unset */
  17         BTRFS_BG_SZ_NONE,
  18         /* 0 < size <= 128K */
  19         BTRFS_BG_SZ_SMALL,
  20         /* 128K < size <= 8M */
  21         BTRFS_BG_SZ_MEDIUM,
  22         /* 8M < size < BG_LENGTH */
  23         BTRFS_BG_SZ_LARGE,
  24 };
  25
  26 /*
  27  * This describes the state of the block_group for async discard.  This is due
  28  * to the two pass nature of it where extent discarding is prioritized over
  29  * bitmap discarding.  BTRFS_DISCARD_RESET_CURSOR is set when we are resetting
  30  * between lists to prevent contention for discard state variables
  31  * (eg. discard_cursor).
  32  */
  33 enum btrfs_discard_state {
  34         BTRFS_DISCARD_EXTENTS,
  35         BTRFS_DISCARD_BITMAPS,
  36         BTRFS_DISCARD_RESET_CURSOR,
  37 };
  38
  39 /*
  40  * Control flags for do_chunk_alloc's force field CHUNK_ALLOC_NO_FORCE means to
  41  * only allocate a chunk if we really need one.
  42  *
  43  * CHUNK_ALLOC_LIMITED means to only try and allocate one if we have very few
  44  * chunks already allocated.  This is used as part of the clustering code to
  45  * help make sure we have a good pool of storage to cluster in, without filling
  46  * the FS with empty chunks
  47  *
  48  * CHUNK_ALLOC_FORCE means it must try to allocate one
  49  *
  50  * CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT like CHUNK_ALLOC_FORCE but called from
  51  * find_free_extent() that also activaes the zone
  52  */
  53 enum btrfs_chunk_alloc_enum {
  54         CHUNK_ALLOC_NO_FORCE,
  55         CHUNK_ALLOC_LIMITED,
  56         CHUNK_ALLOC_FORCE,
  57         CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT,
  58 };
  59
  60 /* Block group flags set at runtime */
  61 enum btrfs_block_group_flags {
  62         BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
  63         BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED,
  64         BLOCK_GROUP_FLAG_TO_COPY,
  65         BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR,
  66         BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
  67         BLOCK_GROUP_FLAG_ZONE_IS_ACTIVE,
  68         BLOCK_GROUP_FLAG_ZONED_DATA_RELOC,
  69         /* Does the block group need to be added to the free space tree? */
  70         BLOCK_GROUP_FLAG_NEEDS_FREE_SPACE,
  71         /* Indicate that the block group is placed on a sequential zone */
  72         BLOCK_GROUP_FLAG_SEQUENTIAL_ZONE,
  73 };
  74
  75 enum btrfs_caching_type {
  76         BTRFS_CACHE_NO,
  77         BTRFS_CACHE_STARTED,
  78         BTRFS_CACHE_FINISHED,
  79         BTRFS_CACHE_ERROR,
  80 };
  81
  82 struct btrfs_caching_control {
  83         struct list_head list;
  84         struct mutex mutex;
  85         wait_queue_head_t wait;
  86         struct btrfs_work work;
  87         struct btrfs_block_group *block_group;
  88         refcount_t count;
  89 };
  90
  91 /* Once caching_thread() finds this much free space, it will wake up waiters. */
  92 #define CACHING_CTL_WAKE_UP SZ_2M
  93
  94 struct btrfs_block_group {
  95         struct btrfs_fs_info *fs_info;
  96         struct inode *inode;
  97         spinlock_t lock;
  98         u64 start;
  99         u64 length;
 100         u64 pinned;
 101         u64 reserved;
 102         u64 used;
 103         u64 delalloc_bytes;
 104         u64 bytes_super;
 105         u64 flags;
 106         u64 cache_generation;
 107         u64 global_root_id;
 108
 109         /*
 110          * The last committed used bytes of this block group, if the above @used
 111          * is still the same as @commit_used, we don't need to update block
 112          * group item of this block group.
 113          */
 114         u64 commit_used;
 115         /*
 116          * If the free space extent count exceeds this number, convert the block
 117          * group to bitmaps.
 118          */
 119         u32 bitmap_high_thresh;
 120
 121         /*
 122          * If the free space extent count drops below this number, convert the
 123          * block group back to extents.
 124          */
 125         u32 bitmap_low_thresh;
 126
 127         /*
 128          * It is just used for the delayed data space allocation because
 129          * only the data space allocation and the relative metadata update
 130          * can be done cross the transaction.
 131          */
 132         struct rw_semaphore data_rwsem;
 133
 134         /* For raid56, this is a full stripe, without parity */
 135         unsigned long full_stripe_len;
 136         unsigned long runtime_flags;
 137
 138         unsigned int ro;
 139
 140         int disk_cache_state;
 141
 142         /* Cache tracking stuff */
 143         int cached;
 144         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
 145
 146         struct btrfs_space_info *space_info;
 147
 148         /* Free space cache stuff */
 149         struct btrfs_free_space_ctl *free_space_ctl;
 150
 151         /* Block group cache stuff */
 152         struct rb_node cache_node;
 153
 154         /* For block groups in the same raid type */
 155         struct list_head list;
 156
 157         refcount_t refs;
 158
 159         /*
 160          * List of struct btrfs_free_clusters for this block group.
 161          * Today it will only have one thing on it, but that may change
 162          */
 163         struct list_head cluster_list;
 164
 165         /* For delayed block group creation or deletion of empty block groups */
 166         struct list_head bg_list;
 167
 168         /* For read-only block groups */
 169         struct list_head ro_list;
 170
 171         /*
 172          * When non-zero it means the block group's logical address and its
 173          * device extents can not be reused for future block group allocations
 174          * until the counter goes down to 0. This is to prevent them from being
 175          * reused while some task is still using the block group after it was
 176          * deleted - we want to make sure they can only be reused for new block
 177          * groups after that task is done with the deleted block group.
 178          */
 179         atomic_t frozen;
 180
 181         /* For discard operations */
 182         struct list_head discard_list;
 183         int discard_index;
 184         u64 discard_eligible_time;
 185         u64 discard_cursor;
 186         enum btrfs_discard_state discard_state;
 187
 188         /* For dirty block groups */
 189         struct list_head dirty_list;
 190         struct list_head io_list;
 191
 192         struct btrfs_io_ctl io_ctl;
 193
 194         /*
 195          * Incremented when doing extent allocations and holding a read lock
 196          * on the space_info's groups_sem semaphore.
 197          * Decremented when an ordered extent that represents an IO against this
 198          * block group's range is created (after it's added to its inode's
 199          * root's list of ordered extents) or immediately after the allocation
 200          * if it's a metadata extent or fallocate extent (for these cases we
 201          * don't create ordered extents).
 202          */
 203         atomic_t reservations;
 204
 205         /*
 206          * Incremented while holding the spinlock *lock* by a task checking if
 207          * it can perform a nocow write (incremented if the value for the *ro*
 208          * field is 0). Decremented by such tasks once they create an ordered
 209          * extent or before that if some error happens before reaching that step.
 210          * This is to prevent races between block group relocation and nocow
 211          * writes through direct IO.
 212          */
 213         atomic_t nocow_writers;
 214
 215         /* Lock for free space tree operations. */
 216         struct mutex free_space_lock;
 217
 218         /*
 219          * Number of extents in this block group used for swap files.
 220          * All accesses protected by the spinlock 'lock'.
 221          */
 222         int swap_extents;
 223
 224         /*
 225          * Allocation offset for the block group to implement sequential
 226          * allocation. This is used only on a zoned filesystem.
 227          */
 228         u64 alloc_offset;
 229         u64 zone_unusable;
 230         u64 zone_capacity;
 231         u64 meta_write_pointer;
 232         struct map_lookup *physical_map;
 233         struct list_head active_bg_list;
 234         struct work_struct zone_finish_work;
 235         struct extent_buffer *last_eb;
 236         enum btrfs_block_group_size_class size_class;
 237 };
 238
 239 static inline u64 btrfs_block_group_end(struct btrfs_block_group *block_group)
 240 {
 241         return (block_group->start + block_group->length);
 242 }
 243
 244 static inline bool btrfs_is_block_group_data_only(
 245                                         struct btrfs_block_group *block_group)
 246 {
 247         /*
 248          * In mixed mode the fragmentation is expected to be high, lowering the
 249          * efficiency, so only proper data block groups are considered.
 250          */
 251         return (block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
 252                !(block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
 253 }
 254
 255 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
 256 int btrfs_should_fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group);
 257 #endif
 258
 259 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
 260                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr);
 261 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
 262                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr);
 263 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
 264                 struct btrfs_block_group *cache);
 265 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 266 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 267 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 268                                         const u64 start);
 269 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg);
 270 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 271                                                   u64 bytenr);
 272 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg);
 273 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg);
 274 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
 275                                            u64 num_bytes);
 276 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait);
 277 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl);
 278 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
 279                 struct btrfs_block_group *cache);
 280 u64 add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group,
 281                        u64 start, u64 end);
 282 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
 283                                 struct btrfs_fs_info *fs_info,
 284                                 const u64 chunk_offset);
 285 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
 286                              u64 group_start, struct extent_map *em);
 287 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 288 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg);
 289 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work);
 290 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info);
 291 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg);
 292 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info);
 293 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
 294                                                  u64 type,
 295                                                  u64 chunk_offset, u64 size);
 296 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans);
 297 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
 298                              bool do_chunk_alloc);
 299 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache);
 300 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans);
 301 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans);
 302 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans);
 303 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
 304                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc);
 305 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
 306                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc,
 307                              bool force_wrong_size_class);
 308 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
 309                                u64 num_bytes, int delalloc);
 310 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
 311                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force);
 312 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type);
 313 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, const u64 type);
 314 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
 315                                   bool is_item_insertion);
 316 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags);
 317 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info);
 318 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info);
 319 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
 320                      u64 physical, u64 **logical, int *naddrs, int *stripe_len);
 321
 322 static inline u64 btrfs_data_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info)
 323 {
 324         return btrfs_get_alloc_profile(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
 325 }
 326
 327 static inline u64 btrfs_metadata_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info)
 328 {
 329         return btrfs_get_alloc_profile(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
 330 }
 331
 332 static inline u64 btrfs_system_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info)
 333 {
 334         return btrfs_get_alloc_profile(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
 335 }
 336
 337 static inline int btrfs_block_group_done(struct btrfs_block_group *cache)
 338 {
 339         smp_mb();
 340         return cache->cached == BTRFS_CACHE_FINISHED ||
 341                 cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR;
 342 }
 343
 344 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 345 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache);
 346
 347 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg);
 348 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount);
 349
 350 enum btrfs_block_group_size_class btrfs_calc_block_group_size_class(u64 size);
 351 int btrfs_use_block_group_size_class(struct btrfs_block_group *bg,
 352                                      enum btrfs_block_group_size_class size_class,
 353                                      bool force_wrong_size_class);
 354 bool btrfs_block_group_should_use_size_class(struct btrfs_block_group *bg);
 355
 356 #endif /* BTRFS_BLOCK_GROUP_H */