7256f6748c8f92da9198d8a972a1372571ac37c5
[linux-2.6-block.git] / fs / btrfs / relocation.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2009 Oracle.  All rights reserved.
4  */
5
6 #include <linux/sched.h>
7 #include <linux/pagemap.h>
8 #include <linux/writeback.h>
9 #include <linux/blkdev.h>
10 #include <linux/rbtree.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/error-injection.h>
13 #include "ctree.h"
14 #include "disk-io.h"
15 #include "transaction.h"
16 #include "volumes.h"
17 #include "locking.h"
18 #include "btrfs_inode.h"
19 #include "async-thread.h"
20 #include "free-space-cache.h"
21 #include "qgroup.h"
22 #include "print-tree.h"
23 #include "delalloc-space.h"
24 #include "block-group.h"
25 #include "backref.h"
26 #include "misc.h"
27 #include "subpage.h"
28 #include "zoned.h"
29 #include "inode-item.h"
30 #include "space-info.h"
31 #include "fs.h"
32 #include "accessors.h"
33 #include "extent-tree.h"
34 #include "root-tree.h"
35 #include "file-item.h"
36 #include "relocation.h"
37 #include "super.h"
38 #include "tree-checker.h"
39 #include "raid-stripe-tree.h"
40
41 /*
42  * Relocation overview
43  *
44  * [What does relocation do]
45  *
46  * The objective of relocation is to relocate all extents of the target block
47  * group to other block groups.
48  * This is utilized by resize (shrink only), profile converting, compacting
49  * space, or balance routine to spread chunks over devices.
50  *
51  *              Before          |               After
52  * ------------------------------------------------------------------
53  *  BG A: 10 data extents       | BG A: deleted
54  *  BG B:  2 data extents       | BG B: 10 data extents (2 old + 8 relocated)
55  *  BG C:  1 extents            | BG C:  3 data extents (1 old + 2 relocated)
56  *
57  * [How does relocation work]
58  *
59  * 1.   Mark the target block group read-only
60  *      New extents won't be allocated from the target block group.
61  *
62  * 2.1  Record each extent in the target block group
63  *      To build a proper map of extents to be relocated.
64  *
65  * 2.2  Build data reloc tree and reloc trees
66  *      Data reloc tree will contain an inode, recording all newly relocated
67  *      data extents.
68  *      There will be only one data reloc tree for one data block group.
69  *
70  *      Reloc tree will be a special snapshot of its source tree, containing
71  *      relocated tree blocks.
72  *      Each tree referring to a tree block in target block group will get its
73  *      reloc tree built.
74  *
75  * 2.3  Swap source tree with its corresponding reloc tree
76  *      Each involved tree only refers to new extents after swap.
77  *
78  * 3.   Cleanup reloc trees and data reloc tree.
79  *      As old extents in the target block group are still referenced by reloc
80  *      trees, we need to clean them up before really freeing the target block
81  *      group.
82  *
83  * The main complexity is in steps 2.2 and 2.3.
84  *
85  * The entry point of relocation is relocate_block_group() function.
86  */
87
88 #define RELOCATION_RESERVED_NODES       256
89 /*
90  * map address of tree root to tree
91  */
92 struct mapping_node {
93         union {
94                 /* Use rb_simple_node for search/insert */
95                 struct {
96                         struct rb_node rb_node;
97                         u64 bytenr;
98                 };
99
100                 struct rb_simple_node simple_node;
101         };
102         void *data;
103 };
104
105 struct mapping_tree {
106         struct rb_root rb_root;
107         spinlock_t lock;
108 };
109
110 /*
111  * present a tree block to process
112  */
113 struct tree_block {
114         union {
115                 /* Use rb_simple_node for search/insert */
116                 struct {
117                         struct rb_node rb_node;
118                         u64 bytenr;
119                 };
120
121                 struct rb_simple_node simple_node;
122         };
123         u64 owner;
124         struct btrfs_key key;
125         u8 level;
126         bool key_ready;
127 };
128
129 #define MAX_EXTENTS 128
130
131 struct file_extent_cluster {
132         u64 start;
133         u64 end;
134         u64 boundary[MAX_EXTENTS];
135         unsigned int nr;
136         u64 owning_root;
137 };
138
139 /* Stages of data relocation. */
140 enum reloc_stage {
141         MOVE_DATA_EXTENTS,
142         UPDATE_DATA_PTRS
143 };
144
145 struct reloc_control {
146         /* block group to relocate */
147         struct btrfs_block_group *block_group;
148         /* extent tree */
149         struct btrfs_root *extent_root;
150         /* inode for moving data */
151         struct inode *data_inode;
152
153         struct btrfs_block_rsv *block_rsv;
154
155         struct btrfs_backref_cache backref_cache;
156
157         struct file_extent_cluster cluster;
158         /* tree blocks have been processed */
159         struct extent_io_tree processed_blocks;
160         /* map start of tree root to corresponding reloc tree */
161         struct mapping_tree reloc_root_tree;
162         /* list of reloc trees */
163         struct list_head reloc_roots;
164         /* list of subvolume trees that get relocated */
165         struct list_head dirty_subvol_roots;
166         /* size of metadata reservation for merging reloc trees */
167         u64 merging_rsv_size;
168         /* size of relocated tree nodes */
169         u64 nodes_relocated;
170         /* reserved size for block group relocation*/
171         u64 reserved_bytes;
172
173         u64 search_start;
174         u64 extents_found;
175
176         enum reloc_stage stage;
177         bool create_reloc_tree;
178         bool merge_reloc_tree;
179         bool found_file_extent;
180 };
181
182 static void mark_block_processed(struct reloc_control *rc,
183                                  struct btrfs_backref_node *node)
184 {
185         u32 blocksize;
186
187         if (node->level == 0 ||
188             in_range(node->bytenr, rc->block_group->start,
189                      rc->block_group->length)) {
190                 blocksize = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
191                 btrfs_set_extent_bit(&rc->processed_blocks, node->bytenr,
192                                      node->bytenr + blocksize - 1, EXTENT_DIRTY,
193                                      NULL);
194         }
195         node->processed = 1;
196 }
197
198 /*
199  * walk up backref nodes until reach node presents tree root
200  */
201 static struct btrfs_backref_node *walk_up_backref(
202                 struct btrfs_backref_node *node,
203                 struct btrfs_backref_edge *edges[], int *index)
204 {
205         struct btrfs_backref_edge *edge;
206         int idx = *index;
207
208         while (!list_empty(&node->upper)) {
209                 edge = list_first_entry(&node->upper, struct btrfs_backref_edge,
210                                         list[LOWER]);
211                 edges[idx++] = edge;
212                 node = edge->node[UPPER];
213         }
214         BUG_ON(node->detached);
215         *index = idx;
216         return node;
217 }
218
219 /*
220  * walk down backref nodes to find start of next reference path
221  */
222 static struct btrfs_backref_node *walk_down_backref(
223                 struct btrfs_backref_edge *edges[], int *index)
224 {
225         struct btrfs_backref_edge *edge;
226         struct btrfs_backref_node *lower;
227         int idx = *index;
228
229         while (idx > 0) {
230                 edge = edges[idx - 1];
231                 lower = edge->node[LOWER];
232                 if (list_is_last(&edge->list[LOWER], &lower->upper)) {
233                         idx--;
234                         continue;
235                 }
236                 edge = list_first_entry(&edge->list[LOWER], struct btrfs_backref_edge,
237                                         list[LOWER]);
238                 edges[idx - 1] = edge;
239                 *index = idx;
240                 return edge->node[UPPER];
241         }
242         *index = 0;
243         return NULL;
244 }
245
246 static bool reloc_root_is_dead(const struct btrfs_root *root)
247 {
248         /*
249          * Pair with set_bit/clear_bit in clean_dirty_subvols and
250          * btrfs_update_reloc_root. We need to see the updated bit before
251          * trying to access reloc_root
252          */
253         smp_rmb();
254         if (test_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE, &root->state))
255                 return true;
256         return false;
257 }
258
259 /*
260  * Check if this subvolume tree has valid reloc tree.
261  *
262  * Reloc tree after swap is considered dead, thus not considered as valid.
263  * This is enough for most callers, as they don't distinguish dead reloc root
264  * from no reloc root.  But btrfs_should_ignore_reloc_root() below is a
265  * special case.
266  */
267 static bool have_reloc_root(const struct btrfs_root *root)
268 {
269         if (reloc_root_is_dead(root))
270                 return false;
271         if (!root->reloc_root)
272                 return false;
273         return true;
274 }
275
276 bool btrfs_should_ignore_reloc_root(const struct btrfs_root *root)
277 {
278         struct btrfs_root *reloc_root;
279
280         if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))
281                 return false;
282
283         /* This root has been merged with its reloc tree, we can ignore it */
284         if (reloc_root_is_dead(root))
285                 return true;
286
287         reloc_root = root->reloc_root;
288         if (!reloc_root)
289                 return false;
290
291         if (btrfs_header_generation(reloc_root->commit_root) ==
292             root->fs_info->running_transaction->transid)
293                 return false;
294         /*
295          * If there is reloc tree and it was created in previous transaction
296          * backref lookup can find the reloc tree, so backref node for the fs
297          * tree root is useless for relocation.
298          */
299         return true;
300 }
301
302 /*
303  * find reloc tree by address of tree root
304  */
305 struct btrfs_root *find_reloc_root(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr)
306 {
307         struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
308         struct rb_node *rb_node;
309         struct mapping_node *node;
310         struct btrfs_root *root = NULL;
311
312         ASSERT(rc);
313         spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
314         rb_node = rb_simple_search(&rc->reloc_root_tree.rb_root, bytenr);
315         if (rb_node) {
316                 node = rb_entry(rb_node, struct mapping_node, rb_node);
317                 root = node->data;
318         }
319         spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
320         return btrfs_grab_root(root);
321 }
322
323 /*
324  * For useless nodes, do two major clean ups:
325  *
326  * - Cleanup the children edges and nodes
327  *   If child node is also orphan (no parent) during cleanup, then the child
328  *   node will also be cleaned up.
329  *
330  * - Freeing up leaves (level 0), keeps nodes detached
331  *   For nodes, the node is still cached as "detached"
332  *
333  * Return false if @node is not in the @useless_nodes list.
334  * Return true if @node is in the @useless_nodes list.
335  */
336 static bool handle_useless_nodes(struct reloc_control *rc,
337                                  struct btrfs_backref_node *node)
338 {
339         struct btrfs_backref_cache *cache = &rc->backref_cache;
340         struct list_head *useless_node = &cache->useless_node;
341         bool ret = false;
342
343         while (!list_empty(useless_node)) {
344                 struct btrfs_backref_node *cur;
345
346                 cur = list_first_entry(useless_node, struct btrfs_backref_node,
347                                  list);
348                 list_del_init(&cur->list);
349
350                 /* Only tree root nodes can be added to @useless_nodes */
351                 ASSERT(list_empty(&cur->upper));
352
353                 if (cur == node)
354                         ret = true;
355
356                 /* Cleanup the lower edges */
357                 while (!list_empty(&cur->lower)) {
358                         struct btrfs_backref_edge *edge;
359                         struct btrfs_backref_node *lower;
360
361                         edge = list_first_entry(&cur->lower, struct btrfs_backref_edge,
362                                                 list[UPPER]);
363                         list_del(&edge->list[UPPER]);
364                         list_del(&edge->list[LOWER]);
365                         lower = edge->node[LOWER];
366                         btrfs_backref_free_edge(cache, edge);
367
368                         /* Child node is also orphan, queue for cleanup */
369                         if (list_empty(&lower->upper))
370                                 list_add(&lower->list, useless_node);
371                 }
372                 /* Mark this block processed for relocation */
373                 mark_block_processed(rc, cur);
374
375                 /*
376                  * Backref nodes for tree leaves are deleted from the cache.
377                  * Backref nodes for upper level tree blocks are left in the
378                  * cache to avoid unnecessary backref lookup.
379                  */
380                 if (cur->level > 0) {
381                         cur->detached = 1;
382                 } else {
383                         rb_erase(&cur->rb_node, &cache->rb_root);
384                         btrfs_backref_free_node(cache, cur);
385                 }
386         }
387         return ret;
388 }
389
390 /*
391  * Build backref tree for a given tree block. Root of the backref tree
392  * corresponds the tree block, leaves of the backref tree correspond roots of
393  * b-trees that reference the tree block.
394  *
395  * The basic idea of this function is check backrefs of a given block to find
396  * upper level blocks that reference the block, and then check backrefs of
397  * these upper level blocks recursively. The recursion stops when tree root is
398  * reached or backrefs for the block is cached.
399  *
400  * NOTE: if we find that backrefs for a block are cached, we know backrefs for
401  * all upper level blocks that directly/indirectly reference the block are also
402  * cached.
403  */
404 static noinline_for_stack struct btrfs_backref_node *build_backref_tree(
405                         struct btrfs_trans_handle *trans,
406                         struct reloc_control *rc, struct btrfs_key *node_key,
407                         int level, u64 bytenr)
408 {
409         struct btrfs_backref_iter *iter;
410         struct btrfs_backref_cache *cache = &rc->backref_cache;
411         /* For searching parent of TREE_BLOCK_REF */
412         struct btrfs_path *path;
413         struct btrfs_backref_node *cur;
414         struct btrfs_backref_node *node = NULL;
415         struct btrfs_backref_edge *edge;
416         int ret;
417
418         iter = btrfs_backref_iter_alloc(rc->extent_root->fs_info);
419         if (!iter)
420                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
421         path = btrfs_alloc_path();
422         if (!path) {
423                 ret = -ENOMEM;
424                 goto out;
425         }
426
427         node = btrfs_backref_alloc_node(cache, bytenr, level);
428         if (!node) {
429                 ret = -ENOMEM;
430                 goto out;
431         }
432
433         cur = node;
434
435         /* Breadth-first search to build backref cache */
436         do {
437                 ret = btrfs_backref_add_tree_node(trans, cache, path, iter,
438                                                   node_key, cur);
439                 if (ret < 0)
440                         goto out;
441
442                 edge = list_first_entry_or_null(&cache->pending_edge,
443                                 struct btrfs_backref_edge, list[UPPER]);
444                 /*
445                  * The pending list isn't empty, take the first block to
446                  * process
447                  */
448                 if (edge) {
449                         list_del_init(&edge->list[UPPER]);
450                         cur = edge->node[UPPER];
451                 }
452         } while (edge);
453
454         /* Finish the upper linkage of newly added edges/nodes */
455         ret = btrfs_backref_finish_upper_links(cache, node);
456         if (ret < 0)
457                 goto out;
458
459         if (handle_useless_nodes(rc, node))
460                 node = NULL;
461 out:
462         btrfs_free_path(iter->path);
463         kfree(iter);
464         btrfs_free_path(path);
465         if (ret) {
466                 btrfs_backref_error_cleanup(cache, node);
467                 return ERR_PTR(ret);
468         }
469         ASSERT(!node || !node->detached);
470         ASSERT(list_empty(&cache->useless_node) &&
471                list_empty(&cache->pending_edge));
472         return node;
473 }
474
475 /*
476  * helper to add 'address of tree root -> reloc tree' mapping
477  */
478 static int __add_reloc_root(struct btrfs_root *root)
479 {
480         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
481         struct rb_node *rb_node;
482         struct mapping_node *node;
483         struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
484
485         node = kmalloc(sizeof(*node), GFP_NOFS);
486         if (!node)
487                 return -ENOMEM;
488
489         node->bytenr = root->commit_root->start;
490         node->data = root;
491
492         spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
493         rb_node = rb_simple_insert(&rc->reloc_root_tree.rb_root, &node->simple_node);
494         spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
495         if (rb_node) {
496                 btrfs_err(fs_info,
497                             "Duplicate root found for start=%llu while inserting into relocation tree",
498                             node->bytenr);
499                 return -EEXIST;
500         }
501
502         list_add_tail(&root->root_list, &rc->reloc_roots);
503         return 0;
504 }
505
506 /*
507  * helper to delete the 'address of tree root -> reloc tree'
508  * mapping
509  */
510 static void __del_reloc_root(struct btrfs_root *root)
511 {
512         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
513         struct rb_node *rb_node;
514         struct mapping_node *node = NULL;
515         struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
516         bool put_ref = false;
517
518         if (rc && root->node) {
519                 spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
520                 rb_node = rb_simple_search(&rc->reloc_root_tree.rb_root,
521                                            root->commit_root->start);
522                 if (rb_node) {
523                         node = rb_entry(rb_node, struct mapping_node, rb_node);
524                         rb_erase(&node->rb_node, &rc->reloc_root_tree.rb_root);
525                         RB_CLEAR_NODE(&node->rb_node);
526                 }
527                 spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
528                 ASSERT(!node || (struct btrfs_root *)node->data == root);
529         }
530
531         /*
532          * We only put the reloc root here if it's on the list.  There's a lot
533          * of places where the pattern is to splice the rc->reloc_roots, process
534          * the reloc roots, and then add the reloc root back onto
535          * rc->reloc_roots.  If we call __del_reloc_root while it's off of the
536          * list we don't want the reference being dropped, because the guy
537          * messing with the list is in charge of the reference.
538          */
539         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
540         if (!list_empty(&root->root_list)) {
541                 put_ref = true;
542                 list_del_init(&root->root_list);
543         }
544         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
545         if (put_ref)
546                 btrfs_put_root(root);
547         kfree(node);
548 }
549
550 /*
551  * helper to update the 'address of tree root -> reloc tree'
552  * mapping
553  */
554 static int __update_reloc_root(struct btrfs_root *root)
555 {
556         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
557         struct rb_node *rb_node;
558         struct mapping_node *node = NULL;
559         struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
560
561         spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
562         rb_node = rb_simple_search(&rc->reloc_root_tree.rb_root,
563                                    root->commit_root->start);
564         if (rb_node) {
565                 node = rb_entry(rb_node, struct mapping_node, rb_node);
566                 rb_erase(&node->rb_node, &rc->reloc_root_tree.rb_root);
567         }
568         spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
569
570         if (!node)
571                 return 0;
572         BUG_ON((struct btrfs_root *)node->data != root);
573
574         spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
575         node->bytenr = root->node->start;
576         rb_node = rb_simple_insert(&rc->reloc_root_tree.rb_root, &node->simple_node);
577         spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
578         if (rb_node)
579                 btrfs_backref_panic(fs_info, node->bytenr, -EEXIST);
580         return 0;
581 }
582
583 static struct btrfs_root *create_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
584                                         struct btrfs_root *root, u64 objectid)
585 {
586         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
587         struct btrfs_root *reloc_root;
588         struct extent_buffer *eb;
589         struct btrfs_root_item *root_item;
590         struct btrfs_key root_key;
591         int ret = 0;
592         bool must_abort = false;
593
594         root_item = kmalloc(sizeof(*root_item), GFP_NOFS);
595         if (!root_item)
596                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
597
598         root_key.objectid = BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID;
599         root_key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
600         root_key.offset = objectid;
601
602         if (btrfs_root_id(root) == objectid) {
603                 u64 commit_root_gen;
604
605                 /*
606                  * Relocation will wait for cleaner thread, and any half-dropped
607                  * subvolume will be fully cleaned up at mount time.
608                  * So here we shouldn't hit a subvolume with non-zero drop_progress.
609                  *
610                  * If this isn't the case, error out since it can make us attempt to
611                  * drop references for extents that were already dropped before.
612                  */
613                 if (unlikely(btrfs_disk_key_objectid(&root->root_item.drop_progress))) {
614                         struct btrfs_key cpu_key;
615
616                         btrfs_disk_key_to_cpu(&cpu_key, &root->root_item.drop_progress);
617                         btrfs_err(fs_info,
618         "cannot relocate partially dropped subvolume %llu, drop progress key (%llu %u %llu)",
619                                   objectid, cpu_key.objectid, cpu_key.type, cpu_key.offset);
620                         ret = -EUCLEAN;
621                         goto fail;
622                 }
623
624                 /* called by btrfs_init_reloc_root */
625                 ret = btrfs_copy_root(trans, root, root->commit_root, &eb,
626                                       BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
627                 if (ret)
628                         goto fail;
629
630                 /*
631                  * Set the last_snapshot field to the generation of the commit
632                  * root - like this ctree.c:btrfs_block_can_be_shared() behaves
633                  * correctly (returns true) when the relocation root is created
634                  * either inside the critical section of a transaction commit
635                  * (through transaction.c:qgroup_account_snapshot()) and when
636                  * it's created before the transaction commit is started.
637                  */
638                 commit_root_gen = btrfs_header_generation(root->commit_root);
639                 btrfs_set_root_last_snapshot(&root->root_item, commit_root_gen);
640         } else {
641                 /*
642                  * called by btrfs_reloc_post_snapshot_hook.
643                  * the source tree is a reloc tree, all tree blocks
644                  * modified after it was created have RELOC flag
645                  * set in their headers. so it's OK to not update
646                  * the 'last_snapshot'.
647                  */
648                 ret = btrfs_copy_root(trans, root, root->node, &eb,
649                                       BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
650                 if (ret)
651                         goto fail;
652         }
653
654         /*
655          * We have changed references at this point, we must abort the
656          * transaction if anything fails.
657          */
658         must_abort = true;
659
660         memcpy(root_item, &root->root_item, sizeof(*root_item));
661         btrfs_set_root_bytenr(root_item, eb->start);
662         btrfs_set_root_level(root_item, btrfs_header_level(eb));
663         btrfs_set_root_generation(root_item, trans->transid);
664
665         if (btrfs_root_id(root) == objectid) {
666                 btrfs_set_root_refs(root_item, 0);
667                 memset(&root_item->drop_progress, 0,
668                        sizeof(struct btrfs_disk_key));
669                 btrfs_set_root_drop_level(root_item, 0);
670         }
671
672         btrfs_tree_unlock(eb);
673         free_extent_buffer(eb);
674
675         ret = btrfs_insert_root(trans, fs_info->tree_root,
676                                 &root_key, root_item);
677         if (ret)
678                 goto fail;
679
680         kfree(root_item);
681
682         reloc_root = btrfs_read_tree_root(fs_info->tree_root, &root_key);
683         if (IS_ERR(reloc_root)) {
684                 ret = PTR_ERR(reloc_root);
685                 goto abort;
686         }
687         set_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &reloc_root->state);
688         btrfs_set_root_last_trans(reloc_root, trans->transid);
689         return reloc_root;
690 fail:
691         kfree(root_item);
692 abort:
693         if (must_abort)
694                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
695         return ERR_PTR(ret);
696 }
697
698 /*
699  * create reloc tree for a given fs tree. reloc tree is just a
700  * snapshot of the fs tree with special root objectid.
701  *
702  * The reloc_root comes out of here with two references, one for
703  * root->reloc_root, and another for being on the rc->reloc_roots list.
704  */
705 int btrfs_init_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
706                           struct btrfs_root *root)
707 {
708         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
709         struct btrfs_root *reloc_root;
710         struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
711         struct btrfs_block_rsv *rsv;
712         int clear_rsv = 0;
713         int ret;
714
715         if (!rc)
716                 return 0;
717
718         /*
719          * The subvolume has reloc tree but the swap is finished, no need to
720          * create/update the dead reloc tree
721          */
722         if (reloc_root_is_dead(root))
723                 return 0;
724
725         /*
726          * This is subtle but important.  We do not do
727          * record_root_in_transaction for reloc roots, instead we record their
728          * corresponding fs root, and then here we update the last trans for the
729          * reloc root.  This means that we have to do this for the entire life
730          * of the reloc root, regardless of which stage of the relocation we are
731          * in.
732          */
733         if (root->reloc_root) {
734                 reloc_root = root->reloc_root;
735                 btrfs_set_root_last_trans(reloc_root, trans->transid);
736                 return 0;
737         }
738
739         /*
740          * We are merging reloc roots, we do not need new reloc trees.  Also
741          * reloc trees never need their own reloc tree.
742          */
743         if (!rc->create_reloc_tree || btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
744                 return 0;
745
746         if (!trans->reloc_reserved) {
747                 rsv = trans->block_rsv;
748                 trans->block_rsv = rc->block_rsv;
749                 clear_rsv = 1;
750         }
751         reloc_root = create_reloc_root(trans, root, btrfs_root_id(root));
752         if (clear_rsv)
753                 trans->block_rsv = rsv;
754         if (IS_ERR(reloc_root))
755                 return PTR_ERR(reloc_root);
756
757         ret = __add_reloc_root(reloc_root);
758         ASSERT(ret != -EEXIST);
759         if (ret) {
760                 /* Pairs with create_reloc_root */
761                 btrfs_put_root(reloc_root);
762                 return ret;
763         }
764         root->reloc_root = btrfs_grab_root(reloc_root);
765         return 0;
766 }
767
768 /*
769  * update root item of reloc tree
770  */
771 int btrfs_update_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
772                             struct btrfs_root *root)
773 {
774         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
775         struct btrfs_root *reloc_root;
776         struct btrfs_root_item *root_item;
777         int ret;
778
779         if (!have_reloc_root(root))
780                 return 0;
781
782         reloc_root = root->reloc_root;
783         root_item = &reloc_root->root_item;
784
785         /*
786          * We are probably ok here, but __del_reloc_root() will drop its ref of
787          * the root.  We have the ref for root->reloc_root, but just in case
788          * hold it while we update the reloc root.
789          */
790         btrfs_grab_root(reloc_root);
791
792         /* root->reloc_root will stay until current relocation finished */
793         if (fs_info->reloc_ctl && fs_info->reloc_ctl->merge_reloc_tree &&
794             btrfs_root_refs(root_item) == 0) {
795                 set_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE, &root->state);
796                 /*
797                  * Mark the tree as dead before we change reloc_root so
798                  * have_reloc_root will not touch it from now on.
799                  */
800                 smp_wmb();
801                 __del_reloc_root(reloc_root);
802         }
803
804         if (reloc_root->commit_root != reloc_root->node) {
805                 __update_reloc_root(reloc_root);
806                 btrfs_set_root_node(root_item, reloc_root->node);
807                 free_extent_buffer(reloc_root->commit_root);
808                 reloc_root->commit_root = btrfs_root_node(reloc_root);
809         }
810
811         ret = btrfs_update_root(trans, fs_info->tree_root,
812                                 &reloc_root->root_key, root_item);
813         btrfs_put_root(reloc_root);
814         return ret;
815 }
816
817 /*
818  * get new location of data
819  */
820 static int get_new_location(struct inode *reloc_inode, u64 *new_bytenr,
821                             u64 bytenr, u64 num_bytes)
822 {
823         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(reloc_inode)->root;
824         struct btrfs_path *path;
825         struct btrfs_file_extent_item *fi;
826         struct extent_buffer *leaf;
827         int ret;
828
829         path = btrfs_alloc_path();
830         if (!path)
831                 return -ENOMEM;
832
833         bytenr -= BTRFS_I(reloc_inode)->reloc_block_group_start;
834         ret = btrfs_lookup_file_extent(NULL, root, path,
835                         btrfs_ino(BTRFS_I(reloc_inode)), bytenr, 0);
836         if (ret < 0)
837                 goto out;
838         if (ret > 0) {
839                 ret = -ENOENT;
840                 goto out;
841         }
842
843         leaf = path->nodes[0];
844         fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
845                             struct btrfs_file_extent_item);
846
847         BUG_ON(btrfs_file_extent_offset(leaf, fi) ||
848                btrfs_file_extent_compression(leaf, fi) ||
849                btrfs_file_extent_encryption(leaf, fi) ||
850                btrfs_file_extent_other_encoding(leaf, fi));
851
852         if (num_bytes != btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi)) {
853                 ret = -EINVAL;
854                 goto out;
855         }
856
857         *new_bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
858         ret = 0;
859 out:
860         btrfs_free_path(path);
861         return ret;
862 }
863
864 /*
865  * update file extent items in the tree leaf to point to
866  * the new locations.
867  */
868 static noinline_for_stack
869 int replace_file_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
870                          struct reloc_control *rc,
871                          struct btrfs_root *root,
872                          struct extent_buffer *leaf)
873 {
874         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
875         struct btrfs_key key;
876         struct btrfs_file_extent_item *fi;
877         struct btrfs_inode *inode = NULL;
878         u64 parent;
879         u64 bytenr;
880         u64 new_bytenr = 0;
881         u64 num_bytes;
882         u64 end;
883         u32 nritems;
884         u32 i;
885         int ret = 0;
886         int first = 1;
887
888         if (rc->stage != UPDATE_DATA_PTRS)
889                 return 0;
890
891         /* reloc trees always use full backref */
892         if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
893                 parent = leaf->start;
894         else
895                 parent = 0;
896
897         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
898         for (i = 0; i < nritems; i++) {
899                 struct btrfs_ref ref = { 0 };
900
901                 cond_resched();
902                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, i);
903                 if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
904                         continue;
905                 fi = btrfs_item_ptr(leaf, i, struct btrfs_file_extent_item);
906                 if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) ==
907                     BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
908                         continue;
909                 bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
910                 num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
911                 if (bytenr == 0)
912                         continue;
913                 if (!in_range(bytenr, rc->block_group->start,
914                               rc->block_group->length))
915                         continue;
916
917                 /*
918                  * if we are modifying block in fs tree, wait for read_folio
919                  * to complete and drop the extent cache
920                  */
921                 if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
922                         if (first) {
923                                 inode = btrfs_find_first_inode(root, key.objectid);
924                                 first = 0;
925                         } else if (inode && btrfs_ino(inode) < key.objectid) {
926                                 btrfs_add_delayed_iput(inode);
927                                 inode = btrfs_find_first_inode(root, key.objectid);
928                         }
929                         if (inode && btrfs_ino(inode) == key.objectid) {
930                                 struct extent_state *cached_state = NULL;
931
932                                 end = key.offset +
933                                       btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
934                                 WARN_ON(!IS_ALIGNED(key.offset,
935                                                     fs_info->sectorsize));
936                                 WARN_ON(!IS_ALIGNED(end, fs_info->sectorsize));
937                                 end--;
938                                 /* Take mmap lock to serialize with reflinks. */
939                                 if (!down_read_trylock(&inode->i_mmap_lock))
940                                         continue;
941                                 ret = btrfs_try_lock_extent(&inode->io_tree, key.offset,
942                                                             end, &cached_state);
943                                 if (!ret) {
944                                         up_read(&inode->i_mmap_lock);
945                                         continue;
946                                 }
947
948                                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, key.offset, end, true);
949                                 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, key.offset, end,
950                                                     &cached_state);
951                                 up_read(&inode->i_mmap_lock);
952                         }
953                 }
954
955                 ret = get_new_location(rc->data_inode, &new_bytenr,
956                                        bytenr, num_bytes);
957                 if (ret) {
958                         /*
959                          * Don't have to abort since we've not changed anything
960                          * in the file extent yet.
961                          */
962                         break;
963                 }
964
965                 btrfs_set_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi, new_bytenr);
966
967                 key.offset -= btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
968                 ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
969                 ref.bytenr = new_bytenr;
970                 ref.num_bytes = num_bytes;
971                 ref.parent = parent;
972                 ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
973                 ref.ref_root = btrfs_header_owner(leaf);
974                 btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid, key.offset,
975                                     btrfs_root_id(root), false);
976                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
977                 if (ret) {
978                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
979                         break;
980                 }
981
982                 ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
983                 ref.bytenr = bytenr;
984                 ref.num_bytes = num_bytes;
985                 ref.parent = parent;
986                 ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
987                 ref.ref_root = btrfs_header_owner(leaf);
988                 btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid, key.offset,
989                                     btrfs_root_id(root), false);
990                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
991                 if (ret) {
992                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
993                         break;
994                 }
995         }
996         if (inode)
997                 btrfs_add_delayed_iput(inode);
998         return ret;
999 }
1000
1001 static noinline_for_stack int memcmp_node_keys(const struct extent_buffer *eb,
1002                                                int slot, const struct btrfs_path *path,
1003                                                int level)
1004 {
1005         struct btrfs_disk_key key1;
1006         struct btrfs_disk_key key2;
1007         btrfs_node_key(eb, &key1, slot);
1008         btrfs_node_key(path->nodes[level], &key2, path->slots[level]);
1009         return memcmp(&key1, &key2, sizeof(key1));
1010 }
1011
1012 /*
1013  * try to replace tree blocks in fs tree with the new blocks
1014  * in reloc tree. tree blocks haven't been modified since the
1015  * reloc tree was create can be replaced.
1016  *
1017  * if a block was replaced, level of the block + 1 is returned.
1018  * if no block got replaced, 0 is returned. if there are other
1019  * errors, a negative error number is returned.
1020  */
1021 static noinline_for_stack
1022 int replace_path(struct btrfs_trans_handle *trans, struct reloc_control *rc,
1023                  struct btrfs_root *dest, struct btrfs_root *src,
1024                  struct btrfs_path *path, struct btrfs_key *next_key,
1025                  int lowest_level, int max_level)
1026 {
1027         struct btrfs_fs_info *fs_info = dest->fs_info;
1028         struct extent_buffer *eb;
1029         struct extent_buffer *parent;
1030         struct btrfs_ref ref = { 0 };
1031         struct btrfs_key key;
1032         u64 old_bytenr;
1033         u64 new_bytenr;
1034         u64 old_ptr_gen;
1035         u64 new_ptr_gen;
1036         u64 last_snapshot;
1037         u32 blocksize;
1038         int cow = 0;
1039         int level;
1040         int ret;
1041         int slot;
1042
1043         ASSERT(btrfs_root_id(src) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
1044         ASSERT(btrfs_root_id(dest) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
1045
1046         last_snapshot = btrfs_root_last_snapshot(&src->root_item);
1047 again:
1048         slot = path->slots[lowest_level];
1049         btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[lowest_level], &key, slot);
1050
1051         eb = btrfs_lock_root_node(dest);
1052         level = btrfs_header_level(eb);
1053
1054         if (level < lowest_level) {
1055                 btrfs_tree_unlock(eb);
1056                 free_extent_buffer(eb);
1057                 return 0;
1058         }
1059
1060         if (cow) {
1061                 ret = btrfs_cow_block(trans, dest, eb, NULL, 0, &eb,
1062                                       BTRFS_NESTING_COW);
1063                 if (ret) {
1064                         btrfs_tree_unlock(eb);
1065                         free_extent_buffer(eb);
1066                         return ret;
1067                 }
1068         }
1069
1070         if (next_key) {
1071                 next_key->objectid = (u64)-1;
1072                 next_key->type = (u8)-1;
1073                 next_key->offset = (u64)-1;
1074         }
1075
1076         parent = eb;
1077         while (1) {
1078                 level = btrfs_header_level(parent);
1079                 ASSERT(level >= lowest_level);
1080
1081                 ret = btrfs_bin_search(parent, 0, &key, &slot);
1082                 if (ret < 0)
1083                         break;
1084                 if (ret && slot > 0)
1085                         slot--;
1086
1087                 if (next_key && slot + 1 < btrfs_header_nritems(parent))
1088                         btrfs_node_key_to_cpu(parent, next_key, slot + 1);
1089
1090                 old_bytenr = btrfs_node_blockptr(parent, slot);
1091                 blocksize = fs_info->nodesize;
1092                 old_ptr_gen = btrfs_node_ptr_generation(parent, slot);
1093
1094                 if (level <= max_level) {
1095                         eb = path->nodes[level];
1096                         new_bytenr = btrfs_node_blockptr(eb,
1097                                                         path->slots[level]);
1098                         new_ptr_gen = btrfs_node_ptr_generation(eb,
1099                                                         path->slots[level]);
1100                 } else {
1101                         new_bytenr = 0;
1102                         new_ptr_gen = 0;
1103                 }
1104
1105                 if (WARN_ON(new_bytenr > 0 && new_bytenr == old_bytenr)) {
1106                         ret = level;
1107                         break;
1108                 }
1109
1110                 if (new_bytenr == 0 || old_ptr_gen > last_snapshot ||
1111                     memcmp_node_keys(parent, slot, path, level)) {
1112                         if (level <= lowest_level) {
1113                                 ret = 0;
1114                                 break;
1115                         }
1116
1117                         eb = btrfs_read_node_slot(parent, slot);
1118                         if (IS_ERR(eb)) {
1119                                 ret = PTR_ERR(eb);
1120                                 break;
1121                         }
1122                         btrfs_tree_lock(eb);
1123                         if (cow) {
1124                                 ret = btrfs_cow_block(trans, dest, eb, parent,
1125                                                       slot, &eb,
1126                                                       BTRFS_NESTING_COW);
1127                                 if (ret) {
1128                                         btrfs_tree_unlock(eb);
1129                                         free_extent_buffer(eb);
1130                                         break;
1131                                 }
1132                         }
1133
1134                         btrfs_tree_unlock(parent);
1135                         free_extent_buffer(parent);
1136
1137                         parent = eb;
1138                         continue;
1139                 }
1140
1141                 if (!cow) {
1142                         btrfs_tree_unlock(parent);
1143                         free_extent_buffer(parent);
1144                         cow = 1;
1145                         goto again;
1146                 }
1147
1148                 btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &key,
1149                                       path->slots[level]);
1150                 btrfs_release_path(path);
1151
1152                 path->lowest_level = level;
1153                 set_bit(BTRFS_ROOT_RESET_LOCKDEP_CLASS, &src->state);
1154                 ret = btrfs_search_slot(trans, src, &key, path, 0, 1);
1155                 clear_bit(BTRFS_ROOT_RESET_LOCKDEP_CLASS, &src->state);
1156                 path->lowest_level = 0;
1157                 if (ret) {
1158                         if (ret > 0)
1159                                 ret = -ENOENT;
1160                         break;
1161                 }
1162
1163                 /*
1164                  * Info qgroup to trace both subtrees.
1165                  *
1166                  * We must trace both trees.
1167                  * 1) Tree reloc subtree
1168                  *    If not traced, we will leak data numbers
1169                  * 2) Fs subtree
1170                  *    If not traced, we will double count old data
1171                  *
1172                  * We don't scan the subtree right now, but only record
1173                  * the swapped tree blocks.
1174                  * The real subtree rescan is delayed until we have new
1175                  * CoW on the subtree root node before transaction commit.
1176                  */
1177                 ret = btrfs_qgroup_add_swapped_blocks(dest,
1178                                 rc->block_group, parent, slot,
1179                                 path->nodes[level], path->slots[level],
1180                                 last_snapshot);
1181                 if (ret < 0)
1182                         break;
1183                 /*
1184                  * swap blocks in fs tree and reloc tree.
1185                  */
1186                 btrfs_set_node_blockptr(parent, slot, new_bytenr);
1187                 btrfs_set_node_ptr_generation(parent, slot, new_ptr_gen);
1188
1189                 btrfs_set_node_blockptr(path->nodes[level],
1190                                         path->slots[level], old_bytenr);
1191                 btrfs_set_node_ptr_generation(path->nodes[level],
1192                                               path->slots[level], old_ptr_gen);
1193
1194                 ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
1195                 ref.bytenr = old_bytenr;
1196                 ref.num_bytes = blocksize;
1197                 ref.parent = path->nodes[level]->start;
1198                 ref.owning_root = btrfs_root_id(src);
1199                 ref.ref_root = btrfs_root_id(src);
1200                 btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
1201                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
1202                 if (ret) {
1203                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1204                         break;
1205                 }
1206
1207                 ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
1208                 ref.bytenr = new_bytenr;
1209                 ref.num_bytes = blocksize;
1210                 ref.parent = 0;
1211                 ref.owning_root = btrfs_root_id(dest);
1212                 ref.ref_root = btrfs_root_id(dest);
1213                 btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
1214                 ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
1215                 if (ret) {
1216                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1217                         break;
1218                 }
1219
1220                 /* We don't know the real owning_root, use 0. */
1221                 ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
1222                 ref.bytenr = new_bytenr;
1223                 ref.num_bytes = blocksize;
1224                 ref.parent = path->nodes[level]->start;
1225                 ref.owning_root = 0;
1226                 ref.ref_root = btrfs_root_id(src);
1227                 btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
1228                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
1229                 if (ret) {
1230                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1231                         break;
1232                 }
1233
1234                 /* We don't know the real owning_root, use 0. */
1235                 ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
1236                 ref.bytenr = old_bytenr;
1237                 ref.num_bytes = blocksize;
1238                 ref.parent = 0;
1239                 ref.owning_root = 0;
1240                 ref.ref_root = btrfs_root_id(dest);
1241                 btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
1242                 ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
1243                 if (ret) {
1244                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1245                         break;
1246                 }
1247
1248                 btrfs_unlock_up_safe(path, 0);
1249
1250                 ret = level;
1251                 break;
1252         }
1253         btrfs_tree_unlock(parent);
1254         free_extent_buffer(parent);
1255         return ret;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * helper to find next relocated block in reloc tree
1260  */
1261 static noinline_for_stack
1262 int walk_up_reloc_tree(struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path,
1263                        int *level)
1264 {
1265         struct extent_buffer *eb;
1266         int i;
1267         u64 last_snapshot;
1268         u32 nritems;
1269
1270         last_snapshot = btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item);
1271
1272         for (i = 0; i < *level; i++) {
1273                 free_extent_buffer(path->nodes[i]);
1274                 path->nodes[i] = NULL;
1275         }
1276
1277         for (i = *level; i < BTRFS_MAX_LEVEL && path->nodes[i]; i++) {
1278                 eb = path->nodes[i];
1279                 nritems = btrfs_header_nritems(eb);
1280                 while (path->slots[i] + 1 < nritems) {
1281                         path->slots[i]++;
1282                         if (btrfs_node_ptr_generation(eb, path->slots[i]) <=
1283                             last_snapshot)
1284                                 continue;
1285
1286                         *level = i;
1287                         return 0;
1288                 }
1289                 free_extent_buffer(path->nodes[i]);
1290                 path->nodes[i] = NULL;
1291         }
1292         return 1;
1293 }
1294
1295 /*
1296  * walk down reloc tree to find relocated block of lowest level
1297  */
1298 static noinline_for_stack
1299 int walk_down_reloc_tree(struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path,
1300                          int *level)
1301 {
1302         struct extent_buffer *eb = NULL;
1303         int i;
1304         u64 ptr_gen = 0;
1305         u64 last_snapshot;
1306         u32 nritems;
1307
1308         last_snapshot = btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item);
1309
1310         for (i = *level; i > 0; i--) {
1311                 eb = path->nodes[i];
1312                 nritems = btrfs_header_nritems(eb);
1313                 while (path->slots[i] < nritems) {
1314                         ptr_gen = btrfs_node_ptr_generation(eb, path->slots[i]);
1315                         if (ptr_gen > last_snapshot)
1316                                 break;
1317                         path->slots[i]++;
1318                 }
1319                 if (path->slots[i] >= nritems) {
1320                         if (i == *level)
1321                                 break;
1322                         *level = i + 1;
1323                         return 0;
1324                 }
1325                 if (i == 1) {
1326                         *level = i;
1327                         return 0;
1328                 }
1329
1330                 eb = btrfs_read_node_slot(eb, path->slots[i]);
1331                 if (IS_ERR(eb))
1332                         return PTR_ERR(eb);
1333                 BUG_ON(btrfs_header_level(eb) != i - 1);
1334                 path->nodes[i - 1] = eb;
1335                 path->slots[i - 1] = 0;
1336         }
1337         return 1;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * invalidate extent cache for file extents whose key in range of
1342  * [min_key, max_key)
1343  */
1344 static int invalidate_extent_cache(struct btrfs_root *root,
1345                                    const struct btrfs_key *min_key,
1346                                    const struct btrfs_key *max_key)
1347 {
1348         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1349         struct btrfs_inode *inode = NULL;
1350         u64 objectid;
1351         u64 start, end;
1352         u64 ino;
1353
1354         objectid = min_key->objectid;
1355         while (1) {
1356                 struct extent_state *cached_state = NULL;
1357
1358                 cond_resched();
1359                 if (inode)
1360                         iput(&inode->vfs_inode);
1361
1362                 if (objectid > max_key->objectid)
1363                         break;
1364
1365                 inode = btrfs_find_first_inode(root, objectid);
1366                 if (!inode)
1367                         break;
1368                 ino = btrfs_ino(inode);
1369
1370                 if (ino > max_key->objectid) {
1371                         iput(&inode->vfs_inode);
1372                         break;
1373                 }
1374
1375                 objectid = ino + 1;
1376                 if (!S_ISREG(inode->vfs_inode.i_mode))
1377                         continue;
1378
1379                 if (unlikely(min_key->objectid == ino)) {
1380                         if (min_key->type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
1381                                 continue;
1382                         if (min_key->type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
1383                                 start = 0;
1384                         else {
1385                                 start = min_key->offset;
1386                                 WARN_ON(!IS_ALIGNED(start, fs_info->sectorsize));
1387                         }
1388                 } else {
1389                         start = 0;
1390                 }
1391
1392                 if (unlikely(max_key->objectid == ino)) {
1393                         if (max_key->type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
1394                                 continue;
1395                         if (max_key->type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
1396                                 end = (u64)-1;
1397                         } else {
1398                                 if (max_key->offset == 0)
1399                                         continue;
1400                                 end = max_key->offset;
1401                                 WARN_ON(!IS_ALIGNED(end, fs_info->sectorsize));
1402                                 end--;
1403                         }
1404                 } else {
1405                         end = (u64)-1;
1406                 }
1407
1408                 /* the lock_extent waits for read_folio to complete */
1409                 btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
1410                 btrfs_drop_extent_map_range(inode, start, end, true);
1411                 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
1412         }
1413         return 0;
1414 }
1415
1416 static int find_next_key(struct btrfs_path *path, int level,
1417                          struct btrfs_key *key)
1418
1419 {
1420         while (level < BTRFS_MAX_LEVEL) {
1421                 if (!path->nodes[level])
1422                         break;
1423                 if (path->slots[level] + 1 <
1424                     btrfs_header_nritems(path->nodes[level])) {
1425                         btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], key,
1426                                               path->slots[level] + 1);
1427                         return 0;
1428                 }
1429                 level++;
1430         }
1431         return 1;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Insert current subvolume into reloc_control::dirty_subvol_roots
1436  */
1437 static int insert_dirty_subvol(struct btrfs_trans_handle *trans,
1438                                struct reloc_control *rc,
1439                                struct btrfs_root *root)
1440 {
1441         struct btrfs_root *reloc_root = root->reloc_root;
1442         struct btrfs_root_item *reloc_root_item;
1443         int ret;
1444
1445         /* @root must be a subvolume tree root with a valid reloc tree */
1446         ASSERT(btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
1447         ASSERT(reloc_root);
1448
1449         reloc_root_item = &reloc_root->root_item;
1450         memset(&reloc_root_item->drop_progress, 0,
1451                 sizeof(reloc_root_item->drop_progress));
1452         btrfs_set_root_drop_level(reloc_root_item, 0);
1453         btrfs_set_root_refs(reloc_root_item, 0);
1454         ret = btrfs_update_reloc_root(trans, root);
1455         if (ret)
1456                 return ret;
1457
1458         if (list_empty(&root->reloc_dirty_list)) {
1459                 btrfs_grab_root(root);
1460                 list_add_tail(&root->reloc_dirty_list, &rc->dirty_subvol_roots);
1461         }
1462
1463         return 0;
1464 }
1465
1466 static int clean_dirty_subvols(struct reloc_control *rc)
1467 {
1468         struct btrfs_root *root;
1469         struct btrfs_root *next;
1470         int ret = 0;
1471         int ret2;
1472
1473         list_for_each_entry_safe(root, next, &rc->dirty_subvol_roots,
1474                                  reloc_dirty_list) {
1475                 if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
1476                         /* Merged subvolume, cleanup its reloc root */
1477                         struct btrfs_root *reloc_root = root->reloc_root;
1478
1479                         list_del_init(&root->reloc_dirty_list);
1480                         root->reloc_root = NULL;
1481                         /*
1482                          * Need barrier to ensure clear_bit() only happens after
1483                          * root->reloc_root = NULL. Pairs with have_reloc_root.
1484                          */
1485                         smp_wmb();
1486                         clear_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE, &root->state);
1487                         if (reloc_root) {
1488                                 /*
1489                                  * btrfs_drop_snapshot drops our ref we hold for
1490                                  * ->reloc_root.  If it fails however we must
1491                                  * drop the ref ourselves.
1492                                  */
1493                                 ret2 = btrfs_drop_snapshot(reloc_root, 0, 1);
1494                                 if (ret2 < 0) {
1495                                         btrfs_put_root(reloc_root);
1496                                         if (!ret)
1497                                                 ret = ret2;
1498                                 }
1499                         }
1500                         btrfs_put_root(root);
1501                 } else {
1502                         /* Orphan reloc tree, just clean it up */
1503                         ret2 = btrfs_drop_snapshot(root, 0, 1);
1504                         if (ret2 < 0) {
1505                                 btrfs_put_root(root);
1506                                 if (!ret)
1507                                         ret = ret2;
1508                         }
1509                 }
1510         }
1511         return ret;
1512 }
1513
1514 /*
1515  * merge the relocated tree blocks in reloc tree with corresponding
1516  * fs tree.
1517  */
1518 static noinline_for_stack int merge_reloc_root(struct reloc_control *rc,
1519                                                struct btrfs_root *root)
1520 {
1521         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
1522         struct btrfs_key key;
1523         struct btrfs_key next_key;
1524         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
1525         struct btrfs_root *reloc_root;
1526         struct btrfs_root_item *root_item;
1527         struct btrfs_path *path;
1528         struct extent_buffer *leaf;
1529         int reserve_level;
1530         int level;
1531         int max_level;
1532         int replaced = 0;
1533         int ret = 0;
1534         u32 min_reserved;
1535
1536         path = btrfs_alloc_path();
1537         if (!path)
1538                 return -ENOMEM;
1539         path->reada = READA_FORWARD;
1540
1541         reloc_root = root->reloc_root;
1542         root_item = &reloc_root->root_item;
1543
1544         if (btrfs_disk_key_objectid(&root_item->drop_progress) == 0) {
1545                 level = btrfs_root_level(root_item);
1546                 refcount_inc(&reloc_root->node->refs);
1547                 path->nodes[level] = reloc_root->node;
1548                 path->slots[level] = 0;
1549         } else {
1550                 btrfs_disk_key_to_cpu(&key, &root_item->drop_progress);
1551
1552                 level = btrfs_root_drop_level(root_item);
1553                 BUG_ON(level == 0);
1554                 path->lowest_level = level;
1555                 ret = btrfs_search_slot(NULL, reloc_root, &key, path, 0, 0);
1556                 path->lowest_level = 0;
1557                 if (ret < 0) {
1558                         btrfs_free_path(path);
1559                         return ret;
1560                 }
1561
1562                 btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &next_key,
1563                                       path->slots[level]);
1564                 WARN_ON(memcmp(&key, &next_key, sizeof(key)));
1565
1566                 btrfs_unlock_up_safe(path, 0);
1567         }
1568
1569         /*
1570          * In merge_reloc_root(), we modify the upper level pointer to swap the
1571          * tree blocks between reloc tree and subvolume tree.  Thus for tree
1572          * block COW, we COW at most from level 1 to root level for each tree.
1573          *
1574          * Thus the needed metadata size is at most root_level * nodesize,
1575          * and * 2 since we have two trees to COW.
1576          */
1577         reserve_level = max_t(int, 1, btrfs_root_level(root_item));
1578         min_reserved = fs_info->nodesize * reserve_level * 2;
1579         memset(&next_key, 0, sizeof(next_key));
1580
1581         while (1) {
1582                 ret = btrfs_block_rsv_refill(fs_info, rc->block_rsv,
1583                                              min_reserved,
1584                                              BTRFS_RESERVE_FLUSH_LIMIT);
1585                 if (ret)
1586                         goto out;
1587                 trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
1588                 if (IS_ERR(trans)) {
1589                         ret = PTR_ERR(trans);
1590                         trans = NULL;
1591                         goto out;
1592                 }
1593
1594                 /*
1595                  * At this point we no longer have a reloc_control, so we can't
1596                  * depend on btrfs_init_reloc_root to update our last_trans.
1597                  *
1598                  * But that's ok, we started the trans handle on our
1599                  * corresponding fs_root, which means it's been added to the
1600                  * dirty list.  At commit time we'll still call
1601                  * btrfs_update_reloc_root() and update our root item
1602                  * appropriately.
1603                  */
1604                 btrfs_set_root_last_trans(reloc_root, trans->transid);
1605                 trans->block_rsv = rc->block_rsv;
1606
1607                 replaced = 0;
1608                 max_level = level;
1609
1610                 ret = walk_down_reloc_tree(reloc_root, path, &level);
1611                 if (ret < 0)
1612                         goto out;
1613                 if (ret > 0)
1614                         break;
1615
1616                 if (!find_next_key(path, level, &key) &&
1617                     btrfs_comp_cpu_keys(&next_key, &key) >= 0) {
1618                         ret = 0;
1619                 } else {
1620                         ret = replace_path(trans, rc, root, reloc_root, path,
1621                                            &next_key, level, max_level);
1622                 }
1623                 if (ret < 0)
1624                         goto out;
1625                 if (ret > 0) {
1626                         level = ret;
1627                         btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &key,
1628                                               path->slots[level]);
1629                         replaced = 1;
1630                 }
1631
1632                 ret = walk_up_reloc_tree(reloc_root, path, &level);
1633                 if (ret > 0)
1634                         break;
1635
1636                 BUG_ON(level == 0);
1637                 /*
1638                  * save the merging progress in the drop_progress.
1639                  * this is OK since root refs == 1 in this case.
1640                  */
1641                 btrfs_node_key(path->nodes[level], &root_item->drop_progress,
1642                                path->slots[level]);
1643                 btrfs_set_root_drop_level(root_item, level);
1644
1645                 btrfs_end_transaction_throttle(trans);
1646                 trans = NULL;
1647
1648                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
1649
1650                 if (replaced && rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS)
1651                         invalidate_extent_cache(root, &key, &next_key);
1652         }
1653
1654         /*
1655          * handle the case only one block in the fs tree need to be
1656          * relocated and the block is tree root.
1657          */
1658         leaf = btrfs_lock_root_node(root);
1659         ret = btrfs_cow_block(trans, root, leaf, NULL, 0, &leaf,
1660                               BTRFS_NESTING_COW);
1661         btrfs_tree_unlock(leaf);
1662         free_extent_buffer(leaf);
1663 out:
1664         btrfs_free_path(path);
1665
1666         if (ret == 0) {
1667                 ret = insert_dirty_subvol(trans, rc, root);
1668                 if (ret)
1669                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1670         }
1671
1672         if (trans)
1673                 btrfs_end_transaction_throttle(trans);
1674
1675         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
1676
1677         if (replaced && rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS)
1678                 invalidate_extent_cache(root, &key, &next_key);
1679
1680         return ret;
1681 }
1682
1683 static noinline_for_stack
1684 int prepare_to_merge(struct reloc_control *rc, int err)
1685 {
1686         struct btrfs_root *root = rc->extent_root;
1687         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
1688         struct btrfs_root *reloc_root;
1689         struct btrfs_trans_handle *trans;
1690         LIST_HEAD(reloc_roots);
1691         u64 num_bytes = 0;
1692         int ret;
1693
1694         mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
1695         rc->merging_rsv_size += fs_info->nodesize * (BTRFS_MAX_LEVEL - 1) * 2;
1696         rc->merging_rsv_size += rc->nodes_relocated * 2;
1697         mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
1698
1699 again:
1700         if (!err) {
1701                 num_bytes = rc->merging_rsv_size;
1702                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info, rc->block_rsv, num_bytes,
1703                                           BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
1704                 if (ret)
1705                         err = ret;
1706         }
1707
1708         trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
1709         if (IS_ERR(trans)) {
1710                 if (!err)
1711                         btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv,
1712                                                 num_bytes, NULL);
1713                 return PTR_ERR(trans);
1714         }
1715
1716         if (!err) {
1717                 if (num_bytes != rc->merging_rsv_size) {
1718                         btrfs_end_transaction(trans);
1719                         btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv,
1720                                                 num_bytes, NULL);
1721                         goto again;
1722                 }
1723         }
1724
1725         rc->merge_reloc_tree = true;
1726
1727         while (!list_empty(&rc->reloc_roots)) {
1728                 reloc_root = list_first_entry(&rc->reloc_roots,
1729                                               struct btrfs_root, root_list);
1730                 list_del_init(&reloc_root->root_list);
1731
1732                 root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset,
1733                                 false);
1734                 if (IS_ERR(root)) {
1735                         /*
1736                          * Even if we have an error we need this reloc root
1737                          * back on our list so we can clean up properly.
1738                          */
1739                         list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
1740                         btrfs_abort_transaction(trans, (int)PTR_ERR(root));
1741                         if (!err)
1742                                 err = PTR_ERR(root);
1743                         break;
1744                 }
1745
1746                 if (unlikely(root->reloc_root != reloc_root)) {
1747                         if (root->reloc_root) {
1748                                 btrfs_err(fs_info,
1749 "reloc tree mismatch, root %lld has reloc root key (%lld %u %llu) gen %llu, expect reloc root key (%lld %u %llu) gen %llu",
1750                                           btrfs_root_id(root),
1751                                           btrfs_root_id(root->reloc_root),
1752                                           root->reloc_root->root_key.type,
1753                                           root->reloc_root->root_key.offset,
1754                                           btrfs_root_generation(
1755                                                   &root->reloc_root->root_item),
1756                                           btrfs_root_id(reloc_root),
1757                                           reloc_root->root_key.type,
1758                                           reloc_root->root_key.offset,
1759                                           btrfs_root_generation(
1760                                                   &reloc_root->root_item));
1761                         } else {
1762                                 btrfs_err(fs_info,
1763 "reloc tree mismatch, root %lld has no reloc root, expect reloc root key (%lld %u %llu) gen %llu",
1764                                           btrfs_root_id(root),
1765                                           btrfs_root_id(reloc_root),
1766                                           reloc_root->root_key.type,
1767                                           reloc_root->root_key.offset,
1768                                           btrfs_root_generation(
1769                                                   &reloc_root->root_item));
1770                         }
1771                         list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
1772                         btrfs_put_root(root);
1773                         btrfs_abort_transaction(trans, -EUCLEAN);
1774                         if (!err)
1775                                 err = -EUCLEAN;
1776                         break;
1777                 }
1778
1779                 /*
1780                  * set reference count to 1, so btrfs_recover_relocation
1781                  * knows it should resumes merging
1782                  */
1783                 if (!err)
1784                         btrfs_set_root_refs(&reloc_root->root_item, 1);
1785                 ret = btrfs_update_reloc_root(trans, root);
1786
1787                 /*
1788                  * Even if we have an error we need this reloc root back on our
1789                  * list so we can clean up properly.
1790                  */
1791                 list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
1792                 btrfs_put_root(root);
1793
1794                 if (ret) {
1795                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
1796                         if (!err)
1797                                 err = ret;
1798                         break;
1799                 }
1800         }
1801
1802         list_splice(&reloc_roots, &rc->reloc_roots);
1803
1804         if (!err)
1805                 err = btrfs_commit_transaction(trans);
1806         else
1807                 btrfs_end_transaction(trans);
1808         return err;
1809 }
1810
1811 static noinline_for_stack
1812 void free_reloc_roots(struct list_head *list)
1813 {
1814         struct btrfs_root *reloc_root, *tmp;
1815
1816         list_for_each_entry_safe(reloc_root, tmp, list, root_list)
1817                 __del_reloc_root(reloc_root);
1818 }
1819
1820 static noinline_for_stack
1821 void merge_reloc_roots(struct reloc_control *rc)
1822 {
1823         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
1824         struct btrfs_root *root;
1825         struct btrfs_root *reloc_root;
1826         LIST_HEAD(reloc_roots);
1827         int found = 0;
1828         int ret = 0;
1829 again:
1830         root = rc->extent_root;
1831
1832         /*
1833          * this serializes us with btrfs_record_root_in_transaction,
1834          * we have to make sure nobody is in the middle of
1835          * adding their roots to the list while we are
1836          * doing this splice
1837          */
1838         mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
1839         list_splice_init(&rc->reloc_roots, &reloc_roots);
1840         mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
1841
1842         while (!list_empty(&reloc_roots)) {
1843                 found = 1;
1844                 reloc_root = list_first_entry(&reloc_roots, struct btrfs_root, root_list);
1845
1846                 root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset,
1847                                          false);
1848                 if (btrfs_root_refs(&reloc_root->root_item) > 0) {
1849                         if (WARN_ON(IS_ERR(root))) {
1850                                 /*
1851                                  * For recovery we read the fs roots on mount,
1852                                  * and if we didn't find the root then we marked
1853                                  * the reloc root as a garbage root.  For normal
1854                                  * relocation obviously the root should exist in
1855                                  * memory.  However there's no reason we can't
1856                                  * handle the error properly here just in case.
1857                                  */
1858                                 ret = PTR_ERR(root);
1859                                 goto out;
1860                         }
1861                         if (WARN_ON(root->reloc_root != reloc_root)) {
1862                                 /*
1863                                  * This can happen if on-disk metadata has some
1864                                  * corruption, e.g. bad reloc tree key offset.
1865                                  */
1866                                 ret = -EINVAL;
1867                                 goto out;
1868                         }
1869                         ret = merge_reloc_root(rc, root);
1870                         btrfs_put_root(root);
1871                         if (ret) {
1872                                 if (list_empty(&reloc_root->root_list))
1873                                         list_add_tail(&reloc_root->root_list,
1874                                                       &reloc_roots);
1875                                 goto out;
1876                         }
1877                 } else {
1878                         if (!IS_ERR(root)) {
1879                                 if (root->reloc_root == reloc_root) {
1880                                         root->reloc_root = NULL;
1881                                         btrfs_put_root(reloc_root);
1882                                 }
1883                                 clear_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE,
1884                                           &root->state);
1885                                 btrfs_put_root(root);
1886                         }
1887
1888                         list_del_init(&reloc_root->root_list);
1889                         /* Don't forget to queue this reloc root for cleanup */
1890                         list_add_tail(&reloc_root->reloc_dirty_list,
1891                                       &rc->dirty_subvol_roots);
1892                 }
1893         }
1894
1895         if (found) {
1896                 found = 0;
1897                 goto again;
1898         }
1899 out:
1900         if (ret) {
1901                 btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret, NULL);
1902                 free_reloc_roots(&reloc_roots);
1903
1904                 /* new reloc root may be added */
1905                 mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
1906                 list_splice_init(&rc->reloc_roots, &reloc_roots);
1907                 mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
1908                 free_reloc_roots(&reloc_roots);
1909         }
1910
1911         /*
1912          * We used to have
1913          *
1914          * BUG_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&rc->reloc_root_tree.rb_root));
1915          *
1916          * here, but it's wrong.  If we fail to start the transaction in
1917          * prepare_to_merge() we will have only 0 ref reloc roots, none of which
1918          * have actually been removed from the reloc_root_tree rb tree.  This is
1919          * fine because we're bailing here, and we hold a reference on the root
1920          * for the list that holds it, so these roots will be cleaned up when we
1921          * do the reloc_dirty_list afterwards.  Meanwhile the root->reloc_root
1922          * will be cleaned up on unmount.
1923          *
1924          * The remaining nodes will be cleaned up by free_reloc_control.
1925          */
1926 }
1927
1928 static void free_block_list(struct rb_root *blocks)
1929 {
1930         struct tree_block *block;
1931         struct rb_node *rb_node;
1932         while ((rb_node = rb_first(blocks))) {
1933                 block = rb_entry(rb_node, struct tree_block, rb_node);
1934                 rb_erase(rb_node, blocks);
1935                 kfree(block);
1936         }
1937 }
1938
1939 static int record_reloc_root_in_trans(struct btrfs_trans_handle *trans,
1940                                       struct btrfs_root *reloc_root)
1941 {
1942         struct btrfs_fs_info *fs_info = reloc_root->fs_info;
1943         struct btrfs_root *root;
1944         int ret;
1945
1946         if (btrfs_get_root_last_trans(reloc_root) == trans->transid)
1947                 return 0;
1948
1949         root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset, false);
1950
1951         /*
1952          * This should succeed, since we can't have a reloc root without having
1953          * already looked up the actual root and created the reloc root for this
1954          * root.
1955          *
1956          * However if there's some sort of corruption where we have a ref to a
1957          * reloc root without a corresponding root this could return ENOENT.
1958          */
1959         if (IS_ERR(root)) {
1960                 DEBUG_WARN("error %ld reading root for reloc root", PTR_ERR(root));
1961                 return PTR_ERR(root);
1962         }
1963         if (root->reloc_root != reloc_root) {
1964                 DEBUG_WARN("unexpected reloc root found");
1965                 btrfs_err(fs_info,
1966                           "root %llu has two reloc roots associated with it",
1967                           reloc_root->root_key.offset);
1968                 btrfs_put_root(root);
1969                 return -EUCLEAN;
1970         }
1971         ret = btrfs_record_root_in_trans(trans, root);
1972         btrfs_put_root(root);
1973
1974         return ret;
1975 }
1976
1977 static noinline_for_stack
1978 struct btrfs_root *select_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
1979                                      struct reloc_control *rc,
1980                                      struct btrfs_backref_node *node,
1981                                      struct btrfs_backref_edge *edges[])
1982 {
1983         struct btrfs_backref_node *next;
1984         struct btrfs_root *root;
1985         int index = 0;
1986         int ret;
1987
1988         next = walk_up_backref(node, edges, &index);
1989         root = next->root;
1990
1991         /*
1992          * If there is no root, then our references for this block are
1993          * incomplete, as we should be able to walk all the way up to a block
1994          * that is owned by a root.
1995          *
1996          * This path is only for SHAREABLE roots, so if we come upon a
1997          * non-SHAREABLE root then we have backrefs that resolve improperly.
1998          *
1999          * Both of these cases indicate file system corruption, or a bug in the
2000          * backref walking code.
2001          */
2002         if (unlikely(!root)) {
2003                 btrfs_err(trans->fs_info,
2004                           "bytenr %llu doesn't have a backref path ending in a root",
2005                           node->bytenr);
2006                 return ERR_PTR(-EUCLEAN);
2007         }
2008         if (unlikely(!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))) {
2009                 btrfs_err(trans->fs_info,
2010                           "bytenr %llu has multiple refs with one ending in a non-shareable root",
2011                           node->bytenr);
2012                 return ERR_PTR(-EUCLEAN);
2013         }
2014
2015         if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
2016                 ret = record_reloc_root_in_trans(trans, root);
2017                 if (ret)
2018                         return ERR_PTR(ret);
2019                 goto found;
2020         }
2021
2022         ret = btrfs_record_root_in_trans(trans, root);
2023         if (ret)
2024                 return ERR_PTR(ret);
2025         root = root->reloc_root;
2026
2027         /*
2028          * We could have raced with another thread which failed, so
2029          * root->reloc_root may not be set, return ENOENT in this case.
2030          */
2031         if (!root)
2032                 return ERR_PTR(-ENOENT);
2033
2034         if (next->new_bytenr) {
2035                 /*
2036                  * We just created the reloc root, so we shouldn't have
2037                  * ->new_bytenr set yet. If it is then we have multiple roots
2038                  *  pointing at the same bytenr which indicates corruption, or
2039                  *  we've made a mistake in the backref walking code.
2040                  */
2041                 ASSERT(next->new_bytenr == 0);
2042                 btrfs_err(trans->fs_info,
2043                           "bytenr %llu possibly has multiple roots pointing at the same bytenr %llu",
2044                           node->bytenr, next->bytenr);
2045                 return ERR_PTR(-EUCLEAN);
2046         }
2047
2048         next->new_bytenr = root->node->start;
2049         btrfs_put_root(next->root);
2050         next->root = btrfs_grab_root(root);
2051         ASSERT(next->root);
2052         mark_block_processed(rc, next);
2053 found:
2054         next = node;
2055         /* setup backref node path for btrfs_reloc_cow_block */
2056         while (1) {
2057                 rc->backref_cache.path[next->level] = next;
2058                 if (--index < 0)
2059                         break;
2060                 next = edges[index]->node[UPPER];
2061         }
2062         return root;
2063 }
2064
2065 /*
2066  * Select a tree root for relocation.
2067  *
2068  * Return NULL if the block is not shareable. We should use do_relocation() in
2069  * this case.
2070  *
2071  * Return a tree root pointer if the block is shareable.
2072  * Return -ENOENT if the block is root of reloc tree.
2073  */
2074 static noinline_for_stack
2075 struct btrfs_root *select_one_root(struct btrfs_backref_node *node)
2076 {
2077         struct btrfs_backref_node *next;
2078         struct btrfs_root *root;
2079         struct btrfs_root *fs_root = NULL;
2080         struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
2081         int index = 0;
2082
2083         next = node;
2084         while (1) {
2085                 cond_resched();
2086                 next = walk_up_backref(next, edges, &index);
2087                 root = next->root;
2088
2089                 /*
2090                  * This can occur if we have incomplete extent refs leading all
2091                  * the way up a particular path, in this case return -EUCLEAN.
2092                  */
2093                 if (!root)
2094                         return ERR_PTR(-EUCLEAN);
2095
2096                 /* No other choice for non-shareable tree */
2097                 if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))
2098                         return root;
2099
2100                 if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
2101                         fs_root = root;
2102
2103                 if (next != node)
2104                         return NULL;
2105
2106                 next = walk_down_backref(edges, &index);
2107                 if (!next || next->level <= node->level)
2108                         break;
2109         }
2110
2111         if (!fs_root)
2112                 return ERR_PTR(-ENOENT);
2113         return fs_root;
2114 }
2115
2116 static noinline_for_stack u64 calcu_metadata_size(struct reloc_control *rc,
2117                                                   struct btrfs_backref_node *node)
2118 {
2119         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
2120         struct btrfs_backref_node *next = node;
2121         struct btrfs_backref_edge *edge;
2122         struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
2123         u64 num_bytes = 0;
2124         int index = 0;
2125
2126         BUG_ON(node->processed);
2127
2128         while (next) {
2129                 cond_resched();
2130                 while (1) {
2131                         if (next->processed)
2132                                 break;
2133
2134                         num_bytes += fs_info->nodesize;
2135
2136                         if (list_empty(&next->upper))
2137                                 break;
2138
2139                         edge = list_first_entry(&next->upper, struct btrfs_backref_edge,
2140                                                 list[LOWER]);
2141                         edges[index++] = edge;
2142                         next = edge->node[UPPER];
2143                 }
2144                 next = walk_down_backref(edges, &index);
2145         }
2146         return num_bytes;
2147 }
2148
2149 static int refill_metadata_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
2150                                  struct reloc_control *rc, u64 num_bytes)
2151 {
2152         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2153         int ret;
2154
2155         trans->block_rsv = rc->block_rsv;
2156         rc->reserved_bytes += num_bytes;
2157
2158         /*
2159          * We are under a transaction here so we can only do limited flushing.
2160          * If we get an enospc just kick back -EAGAIN so we know to drop the
2161          * transaction and try to refill when we can flush all the things.
2162          */
2163         ret = btrfs_block_rsv_refill(fs_info, rc->block_rsv, num_bytes,
2164                                      BTRFS_RESERVE_FLUSH_LIMIT);
2165         if (ret) {
2166                 u64 tmp = fs_info->nodesize * RELOCATION_RESERVED_NODES;
2167
2168                 while (tmp <= rc->reserved_bytes)
2169                         tmp <<= 1;
2170                 /*
2171                  * only one thread can access block_rsv at this point,
2172                  * so we don't need hold lock to protect block_rsv.
2173                  * we expand more reservation size here to allow enough
2174                  * space for relocation and we will return earlier in
2175                  * enospc case.
2176                  */
2177                 rc->block_rsv->size = tmp + fs_info->nodesize *
2178                                       RELOCATION_RESERVED_NODES;
2179                 return -EAGAIN;
2180         }
2181
2182         return 0;
2183 }
2184
2185 static int reserve_metadata_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
2186                                   struct reloc_control *rc,
2187                                   struct btrfs_backref_node *node)
2188 {
2189         u64 num_bytes;
2190
2191         num_bytes = calcu_metadata_size(rc, node) * 2;
2192         return refill_metadata_space(trans, rc, num_bytes);
2193 }
2194
2195 /*
2196  * relocate a block tree, and then update pointers in upper level
2197  * blocks that reference the block to point to the new location.
2198  *
2199  * if called by link_to_upper, the block has already been relocated.
2200  * in that case this function just updates pointers.
2201  */
2202 static int do_relocation(struct btrfs_trans_handle *trans,
2203                          struct reloc_control *rc,
2204                          struct btrfs_backref_node *node,
2205                          struct btrfs_key *key,
2206                          struct btrfs_path *path, int lowest)
2207 {
2208         struct btrfs_backref_node *upper;
2209         struct btrfs_backref_edge *edge;
2210         struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
2211         struct btrfs_root *root;
2212         struct extent_buffer *eb;
2213         u32 blocksize;
2214         u64 bytenr;
2215         int slot;
2216         int ret = 0;
2217
2218         /*
2219          * If we are lowest then this is the first time we're processing this
2220          * block, and thus shouldn't have an eb associated with it yet.
2221          */
2222         ASSERT(!lowest || !node->eb);
2223
2224         path->lowest_level = node->level + 1;
2225         rc->backref_cache.path[node->level] = node;
2226         list_for_each_entry(edge, &node->upper, list[LOWER]) {
2227                 cond_resched();
2228
2229                 upper = edge->node[UPPER];
2230                 root = select_reloc_root(trans, rc, upper, edges);
2231                 if (IS_ERR(root)) {
2232                         ret = PTR_ERR(root);
2233                         goto next;
2234                 }
2235
2236                 if (upper->eb && !upper->locked) {
2237                         if (!lowest) {
2238                                 ret = btrfs_bin_search(upper->eb, 0, key, &slot);
2239                                 if (ret < 0)
2240                                         goto next;
2241                                 BUG_ON(ret);
2242                                 bytenr = btrfs_node_blockptr(upper->eb, slot);
2243                                 if (node->eb->start == bytenr)
2244                                         goto next;
2245                         }
2246                         btrfs_backref_drop_node_buffer(upper);
2247                 }
2248
2249                 if (!upper->eb) {
2250                         ret = btrfs_search_slot(trans, root, key, path, 0, 1);
2251                         if (ret) {
2252                                 if (ret > 0)
2253                                         ret = -ENOENT;
2254
2255                                 btrfs_release_path(path);
2256                                 break;
2257                         }
2258
2259                         if (!upper->eb) {
2260                                 upper->eb = path->nodes[upper->level];
2261                                 path->nodes[upper->level] = NULL;
2262                         } else {
2263                                 BUG_ON(upper->eb != path->nodes[upper->level]);
2264                         }
2265
2266                         upper->locked = 1;
2267                         path->locks[upper->level] = 0;
2268
2269                         slot = path->slots[upper->level];
2270                         btrfs_release_path(path);
2271                 } else {
2272                         ret = btrfs_bin_search(upper->eb, 0, key, &slot);
2273                         if (ret < 0)
2274                                 goto next;
2275                         BUG_ON(ret);
2276                 }
2277
2278                 bytenr = btrfs_node_blockptr(upper->eb, slot);
2279                 if (lowest) {
2280                         if (bytenr != node->bytenr) {
2281                                 btrfs_err(root->fs_info,
2282                 "lowest leaf/node mismatch: bytenr %llu node->bytenr %llu slot %d upper %llu",
2283                                           bytenr, node->bytenr, slot,
2284                                           upper->eb->start);
2285                                 ret = -EIO;
2286                                 goto next;
2287                         }
2288                 } else {
2289                         if (node->eb->start == bytenr)
2290                                 goto next;
2291                 }
2292
2293                 blocksize = root->fs_info->nodesize;
2294                 eb = btrfs_read_node_slot(upper->eb, slot);
2295                 if (IS_ERR(eb)) {
2296                         ret = PTR_ERR(eb);
2297                         goto next;
2298                 }
2299                 btrfs_tree_lock(eb);
2300
2301                 if (!node->eb) {
2302                         ret = btrfs_cow_block(trans, root, eb, upper->eb,
2303                                               slot, &eb, BTRFS_NESTING_COW);
2304                         btrfs_tree_unlock(eb);
2305                         free_extent_buffer(eb);
2306                         if (ret < 0)
2307                                 goto next;
2308                         /*
2309                          * We've just COWed this block, it should have updated
2310                          * the correct backref node entry.
2311                          */
2312                         ASSERT(node->eb == eb);
2313                 } else {
2314                         struct btrfs_ref ref = {
2315                                 .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
2316                                 .bytenr = node->eb->start,
2317                                 .num_bytes = blocksize,
2318                                 .parent = upper->eb->start,
2319                                 .owning_root = btrfs_header_owner(upper->eb),
2320                                 .ref_root = btrfs_header_owner(upper->eb),
2321                         };
2322
2323                         btrfs_set_node_blockptr(upper->eb, slot,
2324                                                 node->eb->start);
2325                         btrfs_set_node_ptr_generation(upper->eb, slot,
2326                                                       trans->transid);
2327                         btrfs_mark_buffer_dirty(trans, upper->eb);
2328
2329                         btrfs_init_tree_ref(&ref, node->level,
2330                                             btrfs_root_id(root), false);
2331                         ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
2332                         if (!ret)
2333                                 ret = btrfs_drop_subtree(trans, root, eb,
2334                                                          upper->eb);
2335                         if (ret)
2336                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2337                 }
2338 next:
2339                 if (!upper->pending)
2340                         btrfs_backref_drop_node_buffer(upper);
2341                 else
2342                         btrfs_backref_unlock_node_buffer(upper);
2343                 if (ret)
2344                         break;
2345         }
2346
2347         if (!ret && node->pending) {
2348                 btrfs_backref_drop_node_buffer(node);
2349                 list_del_init(&node->list);
2350                 node->pending = 0;
2351         }
2352
2353         path->lowest_level = 0;
2354
2355         /*
2356          * We should have allocated all of our space in the block rsv and thus
2357          * shouldn't ENOSPC.
2358          */
2359         ASSERT(ret != -ENOSPC);
2360         return ret;
2361 }
2362
2363 static int link_to_upper(struct btrfs_trans_handle *trans,
2364                          struct reloc_control *rc,
2365                          struct btrfs_backref_node *node,
2366                          struct btrfs_path *path)
2367 {
2368         struct btrfs_key key;
2369
2370         btrfs_node_key_to_cpu(node->eb, &key, 0);
2371         return do_relocation(trans, rc, node, &key, path, 0);
2372 }
2373
2374 static int finish_pending_nodes(struct btrfs_trans_handle *trans,
2375                                 struct reloc_control *rc,
2376                                 struct btrfs_path *path, int err)
2377 {
2378         LIST_HEAD(list);
2379         struct btrfs_backref_cache *cache = &rc->backref_cache;
2380         struct btrfs_backref_node *node;
2381         int level;
2382         int ret;
2383
2384         for (level = 0; level < BTRFS_MAX_LEVEL; level++) {
2385                 while (!list_empty(&cache->pending[level])) {
2386                         node = list_first_entry(&cache->pending[level],
2387                                                 struct btrfs_backref_node, list);
2388                         list_move_tail(&node->list, &list);
2389                         BUG_ON(!node->pending);
2390
2391                         if (!err) {
2392                                 ret = link_to_upper(trans, rc, node, path);
2393                                 if (ret < 0)
2394                                         err = ret;
2395                         }
2396                 }
2397                 list_splice_init(&list, &cache->pending[level]);
2398         }
2399         return err;
2400 }
2401
2402 /*
2403  * mark a block and all blocks directly/indirectly reference the block
2404  * as processed.
2405  */
2406 static void update_processed_blocks(struct reloc_control *rc,
2407                                     struct btrfs_backref_node *node)
2408 {
2409         struct btrfs_backref_node *next = node;
2410         struct btrfs_backref_edge *edge;
2411         struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
2412         int index = 0;
2413
2414         while (next) {
2415                 cond_resched();
2416                 while (1) {
2417                         if (next->processed)
2418                                 break;
2419
2420                         mark_block_processed(rc, next);
2421
2422                         if (list_empty(&next->upper))
2423                                 break;
2424
2425                         edge = list_first_entry(&next->upper, struct btrfs_backref_edge,
2426                                                 list[LOWER]);
2427                         edges[index++] = edge;
2428                         next = edge->node[UPPER];
2429                 }
2430                 next = walk_down_backref(edges, &index);
2431         }
2432 }
2433
2434 static int tree_block_processed(u64 bytenr, struct reloc_control *rc)
2435 {
2436         u32 blocksize = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
2437
2438         if (btrfs_test_range_bit(&rc->processed_blocks, bytenr,
2439                                  bytenr + blocksize - 1, EXTENT_DIRTY, NULL))
2440                 return 1;
2441         return 0;
2442 }
2443
2444 static int get_tree_block_key(struct btrfs_fs_info *fs_info,
2445                               struct tree_block *block)
2446 {
2447         struct btrfs_tree_parent_check check = {
2448                 .level = block->level,
2449                 .owner_root = block->owner,
2450                 .transid = block->key.offset
2451         };
2452         struct extent_buffer *eb;
2453
2454         eb = read_tree_block(fs_info, block->bytenr, &check);
2455         if (IS_ERR(eb))
2456                 return PTR_ERR(eb);
2457         if (!extent_buffer_uptodate(eb)) {
2458                 free_extent_buffer(eb);
2459                 return -EIO;
2460         }
2461         if (block->level == 0)
2462                 btrfs_item_key_to_cpu(eb, &block->key, 0);
2463         else
2464                 btrfs_node_key_to_cpu(eb, &block->key, 0);
2465         free_extent_buffer(eb);
2466         block->key_ready = true;
2467         return 0;
2468 }
2469
2470 /*
2471  * helper function to relocate a tree block
2472  */
2473 static int relocate_tree_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
2474                                 struct reloc_control *rc,
2475                                 struct btrfs_backref_node *node,
2476                                 struct btrfs_key *key,
2477                                 struct btrfs_path *path)
2478 {
2479         struct btrfs_root *root;
2480         int ret = 0;
2481
2482         if (!node)
2483                 return 0;
2484
2485         /*
2486          * If we fail here we want to drop our backref_node because we are going
2487          * to start over and regenerate the tree for it.
2488          */
2489         ret = reserve_metadata_space(trans, rc, node);
2490         if (ret)
2491                 goto out;
2492
2493         BUG_ON(node->processed);
2494         root = select_one_root(node);
2495         if (IS_ERR(root)) {
2496                 ret = PTR_ERR(root);
2497
2498                 /* See explanation in select_one_root for the -EUCLEAN case. */
2499                 ASSERT(ret == -ENOENT);
2500                 if (ret == -ENOENT) {
2501                         ret = 0;
2502                         update_processed_blocks(rc, node);
2503                 }
2504                 goto out;
2505         }
2506
2507         if (root) {
2508                 if (test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state)) {
2509                         /*
2510                          * This block was the root block of a root, and this is
2511                          * the first time we're processing the block and thus it
2512                          * should not have had the ->new_bytenr modified.
2513                          *
2514                          * However in the case of corruption we could have
2515                          * multiple refs pointing to the same block improperly,
2516                          * and thus we would trip over these checks.  ASSERT()
2517                          * for the developer case, because it could indicate a
2518                          * bug in the backref code, however error out for a
2519                          * normal user in the case of corruption.
2520                          */
2521                         ASSERT(node->new_bytenr == 0);
2522                         if (node->new_bytenr) {
2523                                 btrfs_err(root->fs_info,
2524                                   "bytenr %llu has improper references to it",
2525                                           node->bytenr);
2526                                 ret = -EUCLEAN;
2527                                 goto out;
2528                         }
2529                         ret = btrfs_record_root_in_trans(trans, root);
2530                         if (ret)
2531                                 goto out;
2532                         /*
2533                          * Another thread could have failed, need to check if we
2534                          * have reloc_root actually set.
2535                          */
2536                         if (!root->reloc_root) {
2537                                 ret = -ENOENT;
2538                                 goto out;
2539                         }
2540                         root = root->reloc_root;
2541                         node->new_bytenr = root->node->start;
2542                         btrfs_put_root(node->root);
2543                         node->root = btrfs_grab_root(root);
2544                         ASSERT(node->root);
2545                 } else {
2546                         btrfs_err(root->fs_info,
2547                                   "bytenr %llu resolved to a non-shareable root",
2548                                   node->bytenr);
2549                         ret = -EUCLEAN;
2550                         goto out;
2551                 }
2552                 if (!ret)
2553                         update_processed_blocks(rc, node);
2554         } else {
2555                 ret = do_relocation(trans, rc, node, key, path, 1);
2556         }
2557 out:
2558         if (ret || node->level == 0)
2559                 btrfs_backref_cleanup_node(&rc->backref_cache, node);
2560         return ret;
2561 }
2562
2563 static int relocate_cowonly_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
2564                                   struct reloc_control *rc, struct tree_block *block,
2565                                   struct btrfs_path *path)
2566 {
2567         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2568         struct btrfs_root *root;
2569         u64 num_bytes;
2570         int nr_levels;
2571         int ret;
2572
2573         root = btrfs_get_fs_root(fs_info, block->owner, true);
2574         if (IS_ERR(root))
2575                 return PTR_ERR(root);
2576
2577         nr_levels = max(btrfs_header_level(root->node) - block->level, 0) + 1;
2578
2579         num_bytes = fs_info->nodesize * nr_levels;
2580         ret = refill_metadata_space(trans, rc, num_bytes);
2581         if (ret) {
2582                 btrfs_put_root(root);
2583                 return ret;
2584         }
2585         path->lowest_level = block->level;
2586         if (root == root->fs_info->chunk_root)
2587                 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
2588
2589         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &block->key, path, 0, 1);
2590         path->lowest_level = 0;
2591         btrfs_release_path(path);
2592
2593         if (root == root->fs_info->chunk_root)
2594                 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2595         if (ret > 0)
2596                 ret = 0;
2597         btrfs_put_root(root);
2598
2599         return ret;
2600 }
2601
2602 /*
2603  * relocate a list of blocks
2604  */
2605 static noinline_for_stack
2606 int relocate_tree_blocks(struct btrfs_trans_handle *trans,
2607                          struct reloc_control *rc, struct rb_root *blocks)
2608 {
2609         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
2610         struct btrfs_backref_node *node;
2611         struct btrfs_path *path;
2612         struct tree_block *block;
2613         struct tree_block *next;
2614         int ret = 0;
2615
2616         path = btrfs_alloc_path();
2617         if (!path) {
2618                 ret = -ENOMEM;
2619                 goto out_free_blocks;
2620         }
2621
2622         /* Kick in readahead for tree blocks with missing keys */
2623         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(block, next, blocks, rb_node) {
2624                 if (!block->key_ready)
2625                         btrfs_readahead_tree_block(fs_info, block->bytenr,
2626                                                    block->owner, 0,
2627                                                    block->level);
2628         }
2629
2630         /* Get first keys */
2631         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(block, next, blocks, rb_node) {
2632                 if (!block->key_ready) {
2633                         ret = get_tree_block_key(fs_info, block);
2634                         if (ret)
2635                                 goto out_free_path;
2636                 }
2637         }
2638
2639         /* Do tree relocation */
2640         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(block, next, blocks, rb_node) {
2641                 /*
2642                  * For COWonly blocks, or the data reloc tree, we only need to
2643                  * COW down to the block, there's no need to generate a backref
2644                  * tree.
2645                  */
2646                 if (block->owner &&
2647                     (!btrfs_is_fstree(block->owner) ||
2648                      block->owner == BTRFS_DATA_RELOC_TREE_OBJECTID)) {
2649                         ret = relocate_cowonly_block(trans, rc, block, path);
2650                         if (ret)
2651                                 break;
2652                         continue;
2653                 }
2654
2655                 node = build_backref_tree(trans, rc, &block->key,
2656                                           block->level, block->bytenr);
2657                 if (IS_ERR(node)) {
2658                         ret = PTR_ERR(node);
2659                         goto out;
2660                 }
2661
2662                 ret = relocate_tree_block(trans, rc, node, &block->key,
2663                                           path);
2664                 if (ret < 0)
2665                         break;
2666         }
2667 out:
2668         ret = finish_pending_nodes(trans, rc, path, ret);
2669
2670 out_free_path:
2671         btrfs_free_path(path);
2672 out_free_blocks:
2673         free_block_list(blocks);
2674         return ret;
2675 }
2676
2677 static noinline_for_stack int prealloc_file_extent_cluster(struct reloc_control *rc)
2678 {
2679         const struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
2680         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(rc->data_inode);
2681         u64 alloc_hint = 0;
2682         u64 start;
2683         u64 end;
2684         u64 offset = inode->reloc_block_group_start;
2685         u64 num_bytes;
2686         int nr;
2687         int ret = 0;
2688         u64 prealloc_start = cluster->start - offset;
2689         u64 prealloc_end = cluster->end - offset;
2690         u64 cur_offset = prealloc_start;
2691
2692         /*
2693          * For blocksize < folio size case (either bs < page size or large folios),
2694          * beyond i_size, all blocks are filled with zero.
2695          *
2696          * If the current cluster covers the above range, btrfs_do_readpage()
2697          * will skip the read, and relocate_one_folio() will later writeback
2698          * the padding zeros as new data, causing data corruption.
2699          *
2700          * Here we have to invalidate the cache covering our cluster.
2701          */
2702         ret = filemap_invalidate_inode(&inode->vfs_inode, true, prealloc_start,
2703                                        prealloc_end);
2704         if (ret < 0)
2705                 return ret;
2706
2707         BUG_ON(cluster->start != cluster->boundary[0]);
2708         ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(inode,
2709                                               prealloc_end + 1 - prealloc_start);
2710         if (ret)
2711                 return ret;
2712
2713         btrfs_inode_lock(inode, 0);
2714         for (nr = 0; nr < cluster->nr; nr++) {
2715                 struct extent_state *cached_state = NULL;
2716
2717                 start = cluster->boundary[nr] - offset;
2718                 if (nr + 1 < cluster->nr)
2719                         end = cluster->boundary[nr + 1] - 1 - offset;
2720                 else
2721                         end = cluster->end - offset;
2722
2723                 btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
2724                 num_bytes = end + 1 - start;
2725                 ret = btrfs_prealloc_file_range(&inode->vfs_inode, 0, start,
2726                                                 num_bytes, num_bytes,
2727                                                 end + 1, &alloc_hint);
2728                 cur_offset = end + 1;
2729                 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
2730                 if (ret)
2731                         break;
2732         }
2733         btrfs_inode_unlock(inode, 0);
2734
2735         if (cur_offset < prealloc_end)
2736                 btrfs_free_reserved_data_space_noquota(inode,
2737                                                        prealloc_end + 1 - cur_offset);
2738         return ret;
2739 }
2740
2741 static noinline_for_stack int setup_relocation_extent_mapping(struct reloc_control *rc)
2742 {
2743         struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(rc->data_inode);
2744         struct extent_map *em;
2745         struct extent_state *cached_state = NULL;
2746         u64 offset = inode->reloc_block_group_start;
2747         u64 start = rc->cluster.start - offset;
2748         u64 end = rc->cluster.end - offset;
2749         int ret = 0;
2750
2751         em = btrfs_alloc_extent_map();
2752         if (!em)
2753                 return -ENOMEM;
2754
2755         em->start = start;
2756         em->len = end + 1 - start;
2757         em->disk_bytenr = rc->cluster.start;
2758         em->disk_num_bytes = em->len;
2759         em->ram_bytes = em->len;
2760         em->flags |= EXTENT_FLAG_PINNED;
2761
2762         btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
2763         ret = btrfs_replace_extent_map_range(inode, em, false);
2764         btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
2765         btrfs_free_extent_map(em);
2766
2767         return ret;
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Allow error injection to test balance/relocation cancellation
2772  */
2773 noinline int btrfs_should_cancel_balance(const struct btrfs_fs_info *fs_info)
2774 {
2775         return atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req) ||
2776                 atomic_read(&fs_info->reloc_cancel_req) ||
2777                 fatal_signal_pending(current);
2778 }
2779 ALLOW_ERROR_INJECTION(btrfs_should_cancel_balance, TRUE);
2780
2781 static u64 get_cluster_boundary_end(const struct file_extent_cluster *cluster,
2782                                     int cluster_nr)
2783 {
2784         /* Last extent, use cluster end directly */
2785         if (cluster_nr >= cluster->nr - 1)
2786                 return cluster->end;
2787
2788         /* Use next boundary start*/
2789         return cluster->boundary[cluster_nr + 1] - 1;
2790 }
2791
2792 static int relocate_one_folio(struct reloc_control *rc,
2793                               struct file_ra_state *ra,
2794                               int *cluster_nr, u64 *file_offset_ret)
2795 {
2796         const struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
2797         struct inode *inode = rc->data_inode;
2798         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
2799         const u64 orig_file_offset = *file_offset_ret;
2800         u64 offset = BTRFS_I(inode)->reloc_block_group_start;
2801         const pgoff_t last_index = (cluster->end - offset) >> PAGE_SHIFT;
2802         const pgoff_t index = orig_file_offset >> PAGE_SHIFT;
2803         gfp_t mask = btrfs_alloc_write_mask(inode->i_mapping);
2804         struct folio *folio;
2805         u64 folio_start;
2806         u64 folio_end;
2807         u64 cur;
2808         int ret;
2809         const bool use_rst = btrfs_need_stripe_tree_update(fs_info, rc->block_group->flags);
2810
2811         ASSERT(index <= last_index);
2812 again:
2813         folio = filemap_lock_folio(inode->i_mapping, index);
2814         if (IS_ERR(folio)) {
2815
2816                 /*
2817                  * On relocation we're doing readahead on the relocation inode,
2818                  * but if the filesystem is backed by a RAID stripe tree we can
2819                  * get ENOENT (e.g. due to preallocated extents not being
2820                  * mapped in the RST) from the lookup.
2821                  *
2822                  * But readahead doesn't handle the error and submits invalid
2823                  * reads to the device, causing a assertion failures.
2824                  */
2825                 if (!use_rst)
2826                         page_cache_sync_readahead(inode->i_mapping, ra, NULL,
2827                                                   index, last_index + 1 - index);
2828                 folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, index,
2829                                             FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT,
2830                                             mask);
2831                 if (IS_ERR(folio))
2832                         return PTR_ERR(folio);
2833         }
2834
2835         if (folio_test_readahead(folio) && !use_rst)
2836                 page_cache_async_readahead(inode->i_mapping, ra, NULL,
2837                                            folio, last_index + 1 - index);
2838
2839         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2840                 btrfs_read_folio(NULL, folio);
2841                 folio_lock(folio);
2842                 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2843                         ret = -EIO;
2844                         goto release_folio;
2845                 }
2846                 if (folio->mapping != inode->i_mapping) {
2847                         folio_unlock(folio);
2848                         folio_put(folio);
2849                         goto again;
2850                 }
2851         }
2852
2853         /*
2854          * We could have lost folio private when we dropped the lock to read the
2855          * folio above, make sure we set_folio_extent_mapped() here so we have any
2856          * of the subpage blocksize stuff we need in place.
2857          */
2858         ret = set_folio_extent_mapped(folio);
2859         if (ret < 0)
2860                 goto release_folio;
2861
2862         folio_start = folio_pos(folio);
2863         folio_end = folio_start + folio_size(folio) - 1;
2864
2865         /*
2866          * Start from the cluster, as for subpage case, the cluster can start
2867          * inside the folio.
2868          */
2869         cur = max(folio_start, cluster->boundary[*cluster_nr] - offset);
2870         while (cur <= folio_end) {
2871                 struct extent_state *cached_state = NULL;
2872                 u64 extent_start = cluster->boundary[*cluster_nr] - offset;
2873                 u64 extent_end = get_cluster_boundary_end(cluster,
2874                                                 *cluster_nr) - offset;
2875                 u64 clamped_start = max(folio_start, extent_start);
2876                 u64 clamped_end = min(folio_end, extent_end);
2877                 u32 clamped_len = clamped_end + 1 - clamped_start;
2878
2879                 /* Reserve metadata for this range */
2880                 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(BTRFS_I(inode),
2881                                                       clamped_len, clamped_len,
2882                                                       false);
2883                 if (ret)
2884                         goto release_folio;
2885
2886                 /* Mark the range delalloc and dirty for later writeback */
2887                 btrfs_lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, clamped_start,
2888                                   clamped_end, &cached_state);
2889                 ret = btrfs_set_extent_delalloc(BTRFS_I(inode), clamped_start,
2890                                                 clamped_end, 0, &cached_state);
2891                 if (ret) {
2892                         btrfs_clear_extent_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree,
2893                                                clamped_start, clamped_end,
2894                                                EXTENT_LOCKED | EXTENT_BOUNDARY,
2895                                                &cached_state);
2896                         btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
2897                                                         clamped_len, true);
2898                         btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
2899                                                        clamped_len);
2900                         goto release_folio;
2901                 }
2902                 btrfs_folio_set_dirty(fs_info, folio, clamped_start, clamped_len);
2903
2904                 /*
2905                  * Set the boundary if it's inside the folio.
2906                  * Data relocation requires the destination extents to have the
2907                  * same size as the source.
2908                  * EXTENT_BOUNDARY bit prevents current extent from being merged
2909                  * with previous extent.
2910                  */
2911                 if (in_range(cluster->boundary[*cluster_nr] - offset,
2912                              folio_start, folio_size(folio))) {
2913                         u64 boundary_start = cluster->boundary[*cluster_nr] -
2914                                                 offset;
2915                         u64 boundary_end = boundary_start +
2916                                            fs_info->sectorsize - 1;
2917
2918                         btrfs_set_extent_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree,
2919                                              boundary_start, boundary_end,
2920                                              EXTENT_BOUNDARY, NULL);
2921                 }
2922                 btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, clamped_start, clamped_end,
2923                                     &cached_state);
2924                 btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), clamped_len);
2925                 cur += clamped_len;
2926
2927                 /* Crossed extent end, go to next extent */
2928                 if (cur >= extent_end) {
2929                         (*cluster_nr)++;
2930                         /* Just finished the last extent of the cluster, exit. */
2931                         if (*cluster_nr >= cluster->nr)
2932                                 break;
2933                 }
2934         }
2935         folio_unlock(folio);
2936         folio_put(folio);
2937
2938         balance_dirty_pages_ratelimited(inode->i_mapping);
2939         btrfs_throttle(fs_info);
2940         if (btrfs_should_cancel_balance(fs_info))
2941                 ret = -ECANCELED;
2942         *file_offset_ret = folio_end + 1;
2943         return ret;
2944
2945 release_folio:
2946         folio_unlock(folio);
2947         folio_put(folio);
2948         return ret;
2949 }
2950
2951 static int relocate_file_extent_cluster(struct reloc_control *rc)
2952 {
2953         struct inode *inode = rc->data_inode;
2954         const struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
2955         u64 offset = BTRFS_I(inode)->reloc_block_group_start;
2956         u64 cur_file_offset = cluster->start - offset;
2957         struct file_ra_state *ra;
2958         int cluster_nr = 0;
2959         int ret = 0;
2960
2961         if (!cluster->nr)
2962                 return 0;
2963
2964         ra = kzalloc(sizeof(*ra), GFP_NOFS);
2965         if (!ra)
2966                 return -ENOMEM;
2967
2968         ret = prealloc_file_extent_cluster(rc);
2969         if (ret)
2970                 goto out;
2971
2972         file_ra_state_init(ra, inode->i_mapping);
2973
2974         ret = setup_relocation_extent_mapping(rc);
2975         if (ret)
2976                 goto out;
2977
2978         while (cur_file_offset < cluster->end - offset) {
2979                 ret = relocate_one_folio(rc, ra, &cluster_nr, &cur_file_offset);
2980                 if (ret)
2981                         break;
2982         }
2983         if (ret == 0)
2984                 WARN_ON(cluster_nr != cluster->nr);
2985 out:
2986         kfree(ra);
2987         return ret;
2988 }
2989
2990 static noinline_for_stack int relocate_data_extent(struct reloc_control *rc,
2991                                            const struct btrfs_key *extent_key)
2992 {
2993         struct inode *inode = rc->data_inode;
2994         struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
2995         int ret;
2996         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
2997
2998         if (cluster->nr > 0 && extent_key->objectid != cluster->end + 1) {
2999                 ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
3000                 if (ret)
3001                         return ret;
3002                 cluster->nr = 0;
3003         }
3004
3005         /*
3006          * Under simple quotas, we set root->relocation_src_root when we find
3007          * the extent. If adjacent extents have different owners, we can't merge
3008          * them while relocating. Handle this by storing the owning root that
3009          * started a cluster and if we see an extent from a different root break
3010          * cluster formation (just like the above case of non-adjacent extents).
3011          *
3012          * Without simple quotas, relocation_src_root is always 0, so we should
3013          * never see a mismatch, and it should have no effect on relocation
3014          * clusters.
3015          */
3016         if (cluster->nr > 0 && cluster->owning_root != root->relocation_src_root) {
3017                 u64 tmp = root->relocation_src_root;
3018
3019                 /*
3020                  * root->relocation_src_root is the state that actually affects
3021                  * the preallocation we do here, so set it to the root owning
3022                  * the cluster we need to relocate.
3023                  */
3024                 root->relocation_src_root = cluster->owning_root;
3025                 ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
3026                 if (ret)
3027                         return ret;
3028                 cluster->nr = 0;
3029                 /* And reset it back for the current extent's owning root. */
3030                 root->relocation_src_root = tmp;
3031         }
3032
3033         if (!cluster->nr) {
3034                 cluster->start = extent_key->objectid;
3035                 cluster->owning_root = root->relocation_src_root;
3036         }
3037         else
3038                 BUG_ON(cluster->nr >= MAX_EXTENTS);
3039         cluster->end = extent_key->objectid + extent_key->offset - 1;
3040         cluster->boundary[cluster->nr] = extent_key->objectid;
3041         cluster->nr++;
3042
3043         if (cluster->nr >= MAX_EXTENTS) {
3044                 ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
3045                 if (ret)
3046                         return ret;
3047                 cluster->nr = 0;
3048         }
3049         return 0;
3050 }
3051
3052 /*
3053  * helper to add a tree block to the list.
3054  * the major work is getting the generation and level of the block
3055  */
3056 static int add_tree_block(struct reloc_control *rc,
3057                           const struct btrfs_key *extent_key,
3058                           struct btrfs_path *path,
3059                           struct rb_root *blocks)
3060 {
3061         struct extent_buffer *eb;
3062         struct btrfs_extent_item *ei;
3063         struct btrfs_tree_block_info *bi;
3064         struct tree_block *block;
3065         struct rb_node *rb_node;
3066         u32 item_size;
3067         int level = -1;
3068         u64 generation;
3069         u64 owner = 0;
3070
3071         eb =  path->nodes[0];
3072         item_size = btrfs_item_size(eb, path->slots[0]);
3073
3074         if (extent_key->type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY ||
3075             item_size >= sizeof(*ei) + sizeof(*bi)) {
3076                 unsigned long ptr = 0, end;
3077
3078                 ei = btrfs_item_ptr(eb, path->slots[0],
3079                                 struct btrfs_extent_item);
3080                 end = (unsigned long)ei + item_size;
3081                 if (extent_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY) {
3082                         bi = (struct btrfs_tree_block_info *)(ei + 1);
3083                         level = btrfs_tree_block_level(eb, bi);
3084                         ptr = (unsigned long)(bi + 1);
3085                 } else {
3086                         level = (int)extent_key->offset;
3087                         ptr = (unsigned long)(ei + 1);
3088                 }
3089                 generation = btrfs_extent_generation(eb, ei);
3090
3091                 /*
3092                  * We're reading random blocks without knowing their owner ahead
3093                  * of time.  This is ok most of the time, as all reloc roots and
3094                  * fs roots have the same lock type.  However normal trees do
3095                  * not, and the only way to know ahead of time is to read the
3096                  * inline ref offset.  We know it's an fs root if
3097                  *
3098                  * 1. There's more than one ref.
3099                  * 2. There's a SHARED_DATA_REF_KEY set.
3100                  * 3. FULL_BACKREF is set on the flags.
3101                  *
3102                  * Otherwise it's safe to assume that the ref offset == the
3103                  * owner of this block, so we can use that when calling
3104                  * read_tree_block.
3105                  */
3106                 if (btrfs_extent_refs(eb, ei) == 1 &&
3107                     !(btrfs_extent_flags(eb, ei) &
3108                       BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF) &&
3109                     ptr < end) {
3110                         struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
3111                         int type;
3112
3113                         iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
3114                         type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(eb, iref,
3115                                                         BTRFS_REF_TYPE_BLOCK);
3116                         if (type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID)
3117                                 return -EINVAL;
3118                         if (type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY)
3119                                 owner = btrfs_extent_inline_ref_offset(eb, iref);
3120                 }
3121         } else {
3122                 btrfs_print_leaf(eb);
3123                 btrfs_err(rc->block_group->fs_info,
3124                           "unrecognized tree backref at tree block %llu slot %u",
3125                           eb->start, path->slots[0]);
3126                 btrfs_release_path(path);
3127                 return -EUCLEAN;
3128         }
3129
3130         btrfs_release_path(path);
3131
3132         BUG_ON(level == -1);
3133
3134         block = kmalloc(sizeof(*block), GFP_NOFS);
3135         if (!block)
3136                 return -ENOMEM;
3137
3138         block->bytenr = extent_key->objectid;
3139         block->key.objectid = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
3140         block->key.offset = generation;
3141         block->level = level;
3142         block->key_ready = false;
3143         block->owner = owner;
3144
3145         rb_node = rb_simple_insert(blocks, &block->simple_node);
3146         if (rb_node)
3147                 btrfs_backref_panic(rc->extent_root->fs_info, block->bytenr,
3148                                     -EEXIST);
3149
3150         return 0;
3151 }
3152
3153 /*
3154  * helper to add tree blocks for backref of type BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY
3155  */
3156 static int __add_tree_block(struct reloc_control *rc,
3157                             u64 bytenr, u32 blocksize,
3158                             struct rb_root *blocks)
3159 {
3160         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
3161         struct btrfs_path *path;
3162         struct btrfs_key key;
3163         int ret;
3164         bool skinny = btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA);
3165
3166         if (tree_block_processed(bytenr, rc))
3167                 return 0;
3168
3169         if (rb_simple_search(blocks, bytenr))
3170                 return 0;
3171
3172         path = btrfs_alloc_path();
3173         if (!path)
3174                 return -ENOMEM;
3175 again:
3176         key.objectid = bytenr;
3177         if (skinny) {
3178                 key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
3179                 key.offset = (u64)-1;
3180         } else {
3181                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
3182                 key.offset = blocksize;
3183         }
3184
3185         path->search_commit_root = 1;
3186         path->skip_locking = 1;
3187         ret = btrfs_search_slot(NULL, rc->extent_root, &key, path, 0, 0);
3188         if (ret < 0)
3189                 goto out;
3190
3191         if (ret > 0 && skinny) {
3192                 if (path->slots[0]) {
3193                         path->slots[0]--;
3194                         btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key,
3195                                               path->slots[0]);
3196                         if (key.objectid == bytenr &&
3197                             (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY ||
3198                              (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
3199                               key.offset == blocksize)))
3200                                 ret = 0;
3201                 }
3202
3203                 if (ret) {
3204                         skinny = false;
3205                         btrfs_release_path(path);
3206                         goto again;
3207                 }
3208         }
3209         if (ret) {
3210                 ASSERT(ret == 1);
3211                 btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);
3212                 btrfs_err(fs_info,
3213              "tree block extent item (%llu) is not found in extent tree",
3214                      bytenr);
3215                 WARN_ON(1);
3216                 ret = -EINVAL;
3217                 goto out;
3218         }
3219
3220         ret = add_tree_block(rc, &key, path, blocks);
3221 out:
3222         btrfs_free_path(path);
3223         return ret;
3224 }
3225
3226 static int delete_block_group_cache(struct btrfs_block_group *block_group,
3227                                     struct inode *inode,
3228                                     u64 ino)
3229 {
3230         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
3231         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
3232         struct btrfs_trans_handle *trans;
3233         struct btrfs_inode *btrfs_inode;
3234         int ret = 0;
3235
3236         if (inode)
3237                 goto truncate;
3238
3239         btrfs_inode = btrfs_iget(ino, root);
3240         if (IS_ERR(btrfs_inode))
3241                 return -ENOENT;
3242         inode = &btrfs_inode->vfs_inode;
3243
3244 truncate:
3245         ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
3246                                                  &fs_info->global_block_rsv);
3247         if (ret)
3248                 goto out;
3249
3250         trans = btrfs_join_transaction(root);
3251         if (IS_ERR(trans)) {
3252                 ret = PTR_ERR(trans);
3253                 goto out;
3254         }
3255
3256         ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, block_group, inode);
3257
3258         btrfs_end_transaction(trans);
3259         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
3260 out:
3261         iput(inode);
3262         return ret;
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Locate the free space cache EXTENT_DATA in root tree leaf and delete the
3267  * cache inode, to avoid free space cache data extent blocking data relocation.
3268  */
3269 static int delete_v1_space_cache(struct extent_buffer *leaf,
3270                                  struct btrfs_block_group *block_group,
3271                                  u64 data_bytenr)
3272 {
3273         u64 space_cache_ino;
3274         struct btrfs_file_extent_item *ei;
3275         struct btrfs_key key;
3276         bool found = false;
3277         int i;
3278         int ret;
3279
3280         if (btrfs_header_owner(leaf) != BTRFS_ROOT_TREE_OBJECTID)
3281                 return 0;
3282
3283         for (i = 0; i < btrfs_header_nritems(leaf); i++) {
3284                 u8 type;
3285
3286                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, i);
3287                 if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
3288                         continue;
3289                 ei = btrfs_item_ptr(leaf, i, struct btrfs_file_extent_item);
3290                 type = btrfs_file_extent_type(leaf, ei);
3291
3292                 if ((type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
3293                      type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) &&
3294                     btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, ei) == data_bytenr) {
3295                         found = true;
3296                         space_cache_ino = key.objectid;
3297                         break;
3298                 }
3299         }
3300         if (!found)
3301                 return -ENOENT;
3302         ret = delete_block_group_cache(block_group, NULL, space_cache_ino);
3303         return ret;
3304 }
3305
3306 /*
3307  * helper to find all tree blocks that reference a given data extent
3308  */
3309 static noinline_for_stack int add_data_references(struct reloc_control *rc,
3310                                                   const struct btrfs_key *extent_key,
3311                                                   struct btrfs_path *path,
3312                                                   struct rb_root *blocks)
3313 {
3314         struct btrfs_backref_walk_ctx ctx = { 0 };
3315         struct ulist_iterator leaf_uiter;
3316         struct ulist_node *ref_node = NULL;
3317         const u32 blocksize = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
3318         int ret = 0;
3319
3320         btrfs_release_path(path);
3321
3322         ctx.bytenr = extent_key->objectid;
3323         ctx.skip_inode_ref_list = true;
3324         ctx.fs_info = rc->extent_root->fs_info;
3325
3326         ret = btrfs_find_all_leafs(&ctx);
3327         if (ret < 0)
3328                 return ret;
3329
3330         ULIST_ITER_INIT(&leaf_uiter);
3331         while ((ref_node = ulist_next(ctx.refs, &leaf_uiter))) {
3332                 struct btrfs_tree_parent_check check = { 0 };
3333                 struct extent_buffer *eb;
3334
3335                 eb = read_tree_block(ctx.fs_info, ref_node->val, &check);
3336                 if (IS_ERR(eb)) {
3337                         ret = PTR_ERR(eb);
3338                         break;
3339                 }
3340                 ret = delete_v1_space_cache(eb, rc->block_group,
3341                                             extent_key->objectid);
3342                 free_extent_buffer(eb);
3343                 if (ret < 0)
3344                         break;
3345                 ret = __add_tree_block(rc, ref_node->val, blocksize, blocks);
3346                 if (ret < 0)
3347                         break;
3348         }
3349         if (ret < 0)
3350                 free_block_list(blocks);
3351         ulist_free(ctx.refs);
3352         return ret;
3353 }
3354
3355 /*
3356  * helper to find next unprocessed extent
3357  */
3358 static noinline_for_stack
3359 int find_next_extent(struct reloc_control *rc, struct btrfs_path *path,
3360                      struct btrfs_key *extent_key)
3361 {
3362         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
3363         struct btrfs_key key;
3364         struct extent_buffer *leaf;
3365         u64 start, end, last;
3366         int ret;
3367
3368         last = rc->block_group->start + rc->block_group->length;
3369         while (1) {
3370                 bool block_found;
3371
3372                 cond_resched();
3373                 if (rc->search_start >= last) {
3374                         ret = 1;
3375                         break;
3376                 }
3377
3378                 key.objectid = rc->search_start;
3379                 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
3380                 key.offset = 0;
3381
3382                 path->search_commit_root = 1;
3383                 path->skip_locking = 1;
3384                 ret = btrfs_search_slot(NULL, rc->extent_root, &key, path,
3385                                         0, 0);
3386                 if (ret < 0)
3387                         break;
3388 next:
3389                 leaf = path->nodes[0];
3390                 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
3391                         ret = btrfs_next_leaf(rc->extent_root, path);
3392                         if (ret != 0)
3393                                 break;
3394                         leaf = path->nodes[0];
3395                 }
3396
3397                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
3398                 if (key.objectid >= last) {
3399                         ret = 1;
3400                         break;
3401                 }
3402
3403                 if (key.type != BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
3404                     key.type != BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
3405                         path->slots[0]++;
3406                         goto next;
3407                 }
3408
3409                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
3410                     key.objectid + key.offset <= rc->search_start) {
3411                         path->slots[0]++;
3412                         goto next;
3413                 }
3414
3415                 if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY &&
3416                     key.objectid + fs_info->nodesize <=
3417                     rc->search_start) {
3418                         path->slots[0]++;
3419                         goto next;
3420                 }
3421
3422                 block_found = btrfs_find_first_extent_bit(&rc->processed_blocks,
3423                                                           key.objectid, &start, &end,
3424                                                           EXTENT_DIRTY, NULL);
3425
3426                 if (block_found && start <= key.objectid) {
3427                         btrfs_release_path(path);
3428                         rc->search_start = end + 1;
3429                 } else {
3430                         if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY)
3431                                 rc->search_start = key.objectid + key.offset;
3432                         else
3433                                 rc->search_start = key.objectid +
3434                                         fs_info->nodesize;
3435                         memcpy(extent_key, &key, sizeof(key));
3436                         return 0;
3437                 }
3438         }
3439         btrfs_release_path(path);
3440         return ret;
3441 }
3442
3443 static void set_reloc_control(struct reloc_control *rc)
3444 {
3445         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
3446
3447         mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
3448         fs_info->reloc_ctl = rc;
3449         mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
3450 }
3451
3452 static void unset_reloc_control(struct reloc_control *rc)
3453 {
3454         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
3455
3456         mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
3457         fs_info->reloc_ctl = NULL;
3458         mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
3459 }
3460
3461 static noinline_for_stack
3462 int prepare_to_relocate(struct reloc_control *rc)
3463 {
3464         struct btrfs_trans_handle *trans;
3465         int ret;
3466
3467         rc->block_rsv = btrfs_alloc_block_rsv(rc->extent_root->fs_info,
3468                                               BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
3469         if (!rc->block_rsv)
3470                 return -ENOMEM;
3471
3472         memset(&rc->cluster, 0, sizeof(rc->cluster));
3473         rc->search_start = rc->block_group->start;
3474         rc->extents_found = 0;
3475         rc->nodes_relocated = 0;
3476         rc->merging_rsv_size = 0;
3477         rc->reserved_bytes = 0;
3478         rc->block_rsv->size = rc->extent_root->fs_info->nodesize *
3479                               RELOCATION_RESERVED_NODES;
3480         ret = btrfs_block_rsv_refill(rc->extent_root->fs_info,
3481                                      rc->block_rsv, rc->block_rsv->size,
3482                                      BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
3483         if (ret)
3484                 return ret;
3485
3486         rc->create_reloc_tree = true;
3487         set_reloc_control(rc);
3488
3489         trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
3490         if (IS_ERR(trans)) {
3491                 unset_reloc_control(rc);
3492                 /*
3493                  * extent tree is not a ref_cow tree and has no reloc_root to
3494                  * cleanup.  And callers are responsible to free the above
3495                  * block rsv.
3496                  */
3497                 return PTR_ERR(trans);
3498         }
3499
3500         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
3501         if (ret)
3502                 unset_reloc_control(rc);
3503
3504         return ret;
3505 }
3506
3507 static noinline_for_stack int relocate_block_group(struct reloc_control *rc)
3508 {
3509         struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
3510         struct rb_root blocks = RB_ROOT;
3511         struct btrfs_key key;
3512         struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
3513         struct btrfs_path *path;
3514         struct btrfs_extent_item *ei;
3515         u64 flags;
3516         int ret;
3517         int err = 0;
3518         int progress = 0;
3519
3520         path = btrfs_alloc_path();
3521         if (!path)
3522                 return -ENOMEM;
3523         path->reada = READA_FORWARD;
3524
3525         ret = prepare_to_relocate(rc);
3526         if (ret) {
3527                 err = ret;
3528                 goto out_free;
3529         }
3530
3531         while (1) {
3532                 rc->reserved_bytes = 0;
3533                 ret = btrfs_block_rsv_refill(fs_info, rc->block_rsv,
3534                                              rc->block_rsv->size,
3535                                              BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
3536                 if (ret) {
3537                         err = ret;
3538                         break;
3539                 }
3540                 progress++;
3541                 trans = btrfs_start_transaction(rc->extent_root, 0);
3542                 if (IS_ERR(trans)) {
3543                         err = PTR_ERR(trans);
3544                         trans = NULL;
3545                         break;
3546                 }
3547 restart:
3548                 if (rc->backref_cache.last_trans != trans->transid)
3549                         btrfs_backref_release_cache(&rc->backref_cache);
3550                 rc->backref_cache.last_trans = trans->transid;
3551
3552                 ret = find_next_extent(rc, path, &key);
3553                 if (ret < 0)
3554                         err = ret;
3555                 if (ret != 0)
3556                         break;
3557
3558                 rc->extents_found++;
3559
3560                 ei = btrfs_item_ptr(path->nodes[0], path->slots[0],
3561                                     struct btrfs_extent_item);
3562                 flags = btrfs_extent_flags(path->nodes[0], ei);
3563
3564                 /*
3565                  * If we are relocating a simple quota owned extent item, we
3566                  * need to note the owner on the reloc data root so that when
3567                  * we allocate the replacement item, we can attribute it to the
3568                  * correct eventual owner (rather than the reloc data root).
3569                  */
3570                 if (btrfs_qgroup_mode(fs_info) == BTRFS_QGROUP_MODE_SIMPLE) {
3571                         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(rc->data_inode)->root;
3572                         u64 owning_root_id = btrfs_get_extent_owner_root(fs_info,
3573                                                                  path->nodes[0],
3574                                                                  path->slots[0]);
3575
3576                         root->relocation_src_root = owning_root_id;
3577                 }
3578
3579                 if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK) {
3580                         ret = add_tree_block(rc, &key, path, &blocks);
3581                 } else if (rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS &&
3582                            (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA)) {
3583                         ret = add_data_references(rc, &key, path, &blocks);
3584                 } else {
3585                         btrfs_release_path(path);
3586                         ret = 0;
3587                 }
3588                 if (ret < 0) {
3589                         err = ret;
3590                         break;
3591                 }
3592
3593                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&blocks)) {
3594                         ret = relocate_tree_blocks(trans, rc, &blocks);
3595                         if (ret < 0) {
3596                                 if (ret != -EAGAIN) {
3597                                         err = ret;
3598                                         break;
3599                                 }
3600                                 rc->extents_found--;
3601                                 rc->search_start = key.objectid;
3602                         }
3603                 }
3604
3605                 btrfs_end_transaction_throttle(trans);
3606                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
3607                 trans = NULL;
3608
3609                 if (rc->stage == MOVE_DATA_EXTENTS &&
3610                     (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA)) {
3611                         rc->found_file_extent = true;
3612                         ret = relocate_data_extent(rc, &key);
3613                         if (ret < 0) {
3614                                 err = ret;
3615                                 break;
3616                         }
3617                 }
3618                 if (btrfs_should_cancel_balance(fs_info)) {
3619                         err = -ECANCELED;
3620                         break;
3621                 }
3622         }
3623         if (trans && progress && err == -ENOSPC) {
3624                 ret = btrfs_force_chunk_alloc(trans, rc->block_group->flags);
3625                 if (ret == 1) {
3626                         err = 0;
3627                         progress = 0;
3628                         goto restart;
3629                 }
3630         }
3631
3632         btrfs_release_path(path);
3633         btrfs_clear_extent_bit(&rc->processed_blocks, 0, (u64)-1, EXTENT_DIRTY, NULL);
3634
3635         if (trans) {
3636                 btrfs_end_transaction_throttle(trans);
3637                 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
3638         }
3639
3640         if (!err) {
3641                 ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
3642                 if (ret < 0)
3643                         err = ret;
3644         }
3645
3646         rc->create_reloc_tree = false;
3647         set_reloc_control(rc);
3648
3649         btrfs_backref_release_cache(&rc->backref_cache);
3650         btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv, (u64)-1, NULL);
3651
3652         /*
3653          * Even in the case when the relocation is cancelled, we should all go
3654          * through prepare_to_merge() and merge_reloc_roots().
3655          *
3656          * For error (including cancelled balance), prepare_to_merge() will
3657          * mark all reloc trees orphan, then queue them for cleanup in
3658          * merge_reloc_roots()
3659          */
3660         err = prepare_to_merge(rc, err);
3661
3662         merge_reloc_roots(rc);
3663
3664         rc->merge_reloc_tree = false;
3665         unset_reloc_control(rc);
3666         btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv, (u64)-1, NULL);
3667
3668         /* get rid of pinned extents */
3669         trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
3670         if (IS_ERR(trans)) {
3671                 err = PTR_ERR(trans);
3672                 goto out_free;
3673         }
3674         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
3675         if (ret && !err)
3676                 err = ret;
3677 out_free:
3678         ret = clean_dirty_subvols(rc);
3679         if (ret < 0 && !err)
3680                 err = ret;
3681         btrfs_free_block_rsv(fs_info, rc->block_rsv);
3682         btrfs_free_path(path);
3683         return err;
3684 }
3685
3686 static int __insert_orphan_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
3687                                  struct btrfs_root *root, u64 objectid)
3688 {
3689         struct btrfs_path *path;
3690         struct btrfs_inode_item *item;
3691         struct extent_buffer *leaf;
3692         int ret;
3693
3694         path = btrfs_alloc_path();
3695         if (!path)
3696                 return -ENOMEM;
3697
3698         ret = btrfs_insert_empty_inode(trans, root, path, objectid);
3699         if (ret)
3700                 goto out;
3701
3702         leaf = path->nodes[0];
3703         item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_inode_item);
3704         memzero_extent_buffer(leaf, (unsigned long)item, sizeof(*item));
3705         btrfs_set_inode_generation(leaf, item, 1);
3706         btrfs_set_inode_size(leaf, item, 0);
3707         btrfs_set_inode_mode(leaf, item, S_IFREG | 0600);
3708         btrfs_set_inode_flags(leaf, item, BTRFS_INODE_NOCOMPRESS |
3709                                           BTRFS_INODE_PREALLOC);
3710 out:
3711         btrfs_free_path(path);
3712         return ret;
3713 }
3714
3715 static void delete_orphan_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
3716                                 struct btrfs_root *root, u64 objectid)
3717 {
3718         struct btrfs_path *path;
3719         struct btrfs_key key;
3720         int ret = 0;
3721
3722         path = btrfs_alloc_path();
3723         if (!path) {
3724                 ret = -ENOMEM;
3725                 goto out;
3726         }
3727
3728         key.objectid = objectid;
3729         key.type = BTRFS_INODE_ITEM_KEY;
3730         key.offset = 0;
3731         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
3732         if (ret) {
3733                 if (ret > 0)
3734                         ret = -ENOENT;
3735                 goto out;
3736         }
3737         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
3738 out:
3739         if (ret)
3740                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3741         btrfs_free_path(path);
3742 }
3743
3744 /*
3745  * helper to create inode for data relocation.
3746  * the inode is in data relocation tree and its link count is 0
3747  */
3748 static noinline_for_stack struct inode *create_reloc_inode(
3749                                         const struct btrfs_block_group *group)
3750 {
3751         struct btrfs_fs_info *fs_info = group->fs_info;
3752         struct btrfs_inode *inode = NULL;
3753         struct btrfs_trans_handle *trans;
3754         struct btrfs_root *root;
3755         u64 objectid;
3756         int ret = 0;
3757
3758         root = btrfs_grab_root(fs_info->data_reloc_root);
3759         trans = btrfs_start_transaction(root, 6);
3760         if (IS_ERR(trans)) {
3761                 btrfs_put_root(root);
3762                 return ERR_CAST(trans);
3763         }
3764
3765         ret = btrfs_get_free_objectid(root, &objectid);
3766         if (ret)
3767                 goto out;
3768
3769         ret = __insert_orphan_inode(trans, root, objectid);
3770         if (ret)
3771                 goto out;
3772
3773         inode = btrfs_iget(objectid, root);
3774         if (IS_ERR(inode)) {
3775                 delete_orphan_inode(trans, root, objectid);
3776                 ret = PTR_ERR(inode);
3777                 inode = NULL;
3778                 goto out;
3779         }
3780         inode->reloc_block_group_start = group->start;
3781
3782         ret = btrfs_orphan_add(trans, inode);
3783 out:
3784         btrfs_put_root(root);
3785         btrfs_end_transaction(trans);
3786         btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
3787         if (ret) {
3788                 if (inode)
3789                         iput(&inode->vfs_inode);
3790                 return ERR_PTR(ret);
3791         }
3792         return &inode->vfs_inode;
3793 }
3794
3795 /*
3796  * Mark start of chunk relocation that is cancellable. Check if the cancellation
3797  * has been requested meanwhile and don't start in that case.
3798  *
3799  * Return:
3800  *   0             success
3801  *   -EINPROGRESS  operation is already in progress, that's probably a bug
3802  *   -ECANCELED    cancellation request was set before the operation started
3803  */
3804 static int reloc_chunk_start(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3805 {
3806         if (test_and_set_bit(BTRFS_FS_RELOC_RUNNING, &fs_info->flags)) {
3807                 /* This should not happen */
3808                 btrfs_err(fs_info, "reloc already running, cannot start");
3809                 return -EINPROGRESS;
3810         }
3811
3812         if (atomic_read(&fs_info->reloc_cancel_req) > 0) {
3813                 btrfs_info(fs_info, "chunk relocation canceled on start");
3814                 /*
3815                  * On cancel, clear all requests but let the caller mark
3816                  * the end after cleanup operations.
3817                  */
3818                 atomic_set(&fs_info->reloc_cancel_req, 0);
3819                 return -ECANCELED;
3820         }
3821         return 0;
3822 }
3823
3824 /*
3825  * Mark end of chunk relocation that is cancellable and wake any waiters.
3826  */
3827 static void reloc_chunk_end(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3828 {
3829         /* Requested after start, clear bit first so any waiters can continue */
3830         if (atomic_read(&fs_info->reloc_cancel_req) > 0)
3831                 btrfs_info(fs_info, "chunk relocation canceled during operation");
3832         clear_and_wake_up_bit(BTRFS_FS_RELOC_RUNNING, &fs_info->flags);
3833         atomic_set(&fs_info->reloc_cancel_req, 0);
3834 }
3835
3836 static struct reloc_control *alloc_reloc_control(struct btrfs_fs_info *fs_info)
3837 {
3838         struct reloc_control *rc;
3839
3840         rc = kzalloc(sizeof(*rc), GFP_NOFS);
3841         if (!rc)
3842                 return NULL;
3843
3844         INIT_LIST_HEAD(&rc->reloc_roots);
3845         INIT_LIST_HEAD(&rc->dirty_subvol_roots);
3846         btrfs_backref_init_cache(fs_info, &rc->backref_cache, true);
3847         rc->reloc_root_tree.rb_root = RB_ROOT;
3848         spin_lock_init(&rc->reloc_root_tree.lock);
3849         btrfs_extent_io_tree_init(fs_info, &rc->processed_blocks, IO_TREE_RELOC_BLOCKS);
3850         return rc;
3851 }
3852
3853 static void free_reloc_control(struct reloc_control *rc)
3854 {
3855         struct mapping_node *node, *tmp;
3856
3857         free_reloc_roots(&rc->reloc_roots);
3858         rbtree_postorder_for_each_entry_safe(node, tmp,
3859                         &rc->reloc_root_tree.rb_root, rb_node)
3860                 kfree(node);
3861
3862         kfree(rc);
3863 }
3864
3865 /*
3866  * Print the block group being relocated
3867  */
3868 static void describe_relocation(struct btrfs_block_group *block_group)
3869 {
3870         char buf[128] = "NONE";
3871
3872         btrfs_describe_block_groups(block_group->flags, buf, sizeof(buf));
3873
3874         btrfs_info(block_group->fs_info, "relocating block group %llu flags %s",
3875                    block_group->start, buf);
3876 }
3877
3878 static const char *stage_to_string(enum reloc_stage stage)
3879 {
3880         if (stage == MOVE_DATA_EXTENTS)
3881                 return "move data extents";
3882         if (stage == UPDATE_DATA_PTRS)
3883                 return "update data pointers";
3884         return "unknown";
3885 }
3886
3887 /*
3888  * function to relocate all extents in a block group.
3889  */
3890 int btrfs_relocate_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 group_start,
3891                                bool verbose)
3892 {
3893         struct btrfs_block_group *bg;
3894         struct btrfs_root *extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, group_start);
3895         struct reloc_control *rc;
3896         struct inode *inode;
3897         struct btrfs_path *path;
3898         int ret;
3899         int rw = 0;
3900         int err = 0;
3901
3902         /*
3903          * This only gets set if we had a half-deleted snapshot on mount.  We
3904          * cannot allow relocation to start while we're still trying to clean up
3905          * these pending deletions.
3906          */
3907         ret = wait_on_bit(&fs_info->flags, BTRFS_FS_UNFINISHED_DROPS, TASK_INTERRUPTIBLE);
3908         if (ret)
3909                 return ret;
3910
3911         /* We may have been woken up by close_ctree, so bail if we're closing. */
3912         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
3913                 return -EINTR;
3914
3915         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
3916         if (!bg)
3917                 return -ENOENT;
3918
3919         /*
3920          * Relocation of a data block group creates ordered extents.  Without
3921          * sb_start_write(), we can freeze the filesystem while unfinished
3922          * ordered extents are left. Such ordered extents can cause a deadlock
3923          * e.g. when syncfs() is waiting for their completion but they can't
3924          * finish because they block when joining a transaction, due to the
3925          * fact that the freeze locks are being held in write mode.
3926          */
3927         if (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
3928                 ASSERT(sb_write_started(fs_info->sb));
3929
3930         if (btrfs_pinned_by_swapfile(fs_info, bg)) {
3931                 btrfs_put_block_group(bg);
3932                 return -ETXTBSY;
3933         }
3934
3935         rc = alloc_reloc_control(fs_info);
3936         if (!rc) {
3937                 btrfs_put_block_group(bg);
3938                 return -ENOMEM;
3939         }
3940
3941         ret = reloc_chunk_start(fs_info);
3942         if (ret < 0) {
3943                 err = ret;
3944                 goto out_put_bg;
3945         }
3946
3947         rc->extent_root = extent_root;
3948         rc->block_group = bg;
3949
3950         ret = btrfs_inc_block_group_ro(rc->block_group, true);
3951         if (ret) {
3952                 err = ret;
3953                 goto out;
3954         }
3955         rw = 1;
3956
3957         path = btrfs_alloc_path();
3958         if (!path) {
3959                 err = -ENOMEM;
3960                 goto out;
3961         }
3962
3963         inode = lookup_free_space_inode(rc->block_group, path);
3964         btrfs_free_path(path);
3965
3966         if (!IS_ERR(inode))
3967                 ret = delete_block_group_cache(rc->block_group, inode, 0);
3968         else
3969                 ret = PTR_ERR(inode);
3970
3971         if (ret && ret != -ENOENT) {
3972                 err = ret;
3973                 goto out;
3974         }
3975
3976         rc->data_inode = create_reloc_inode(rc->block_group);
3977         if (IS_ERR(rc->data_inode)) {
3978                 err = PTR_ERR(rc->data_inode);
3979                 rc->data_inode = NULL;
3980                 goto out;
3981         }
3982
3983         if (verbose)
3984                 describe_relocation(rc->block_group);
3985
3986         btrfs_wait_block_group_reservations(rc->block_group);
3987         btrfs_wait_nocow_writers(rc->block_group);
3988         btrfs_wait_ordered_roots(fs_info, U64_MAX, rc->block_group);
3989
3990         ret = btrfs_zone_finish(rc->block_group);
3991         WARN_ON(ret && ret != -EAGAIN);
3992
3993         while (1) {
3994                 enum reloc_stage finishes_stage;
3995
3996                 mutex_lock(&fs_info->cleaner_mutex);
3997                 ret = relocate_block_group(rc);
3998                 mutex_unlock(&fs_info->cleaner_mutex);
3999                 if (ret < 0)
4000                         err = ret;
4001
4002                 finishes_stage = rc->stage;
4003                 /*
4004                  * We may have gotten ENOSPC after we already dirtied some
4005                  * extents.  If writeout happens while we're relocating a
4006                  * different block group we could end up hitting the
4007                  * BUG_ON(rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS) in
4008                  * btrfs_reloc_cow_block.  Make sure we write everything out
4009                  * properly so we don't trip over this problem, and then break
4010                  * out of the loop if we hit an error.
4011                  */
4012                 if (rc->stage == MOVE_DATA_EXTENTS && rc->found_file_extent) {
4013                         ret = btrfs_wait_ordered_range(BTRFS_I(rc->data_inode), 0,
4014                                                        (u64)-1);
4015                         if (ret)
4016                                 err = ret;
4017                         invalidate_mapping_pages(rc->data_inode->i_mapping,
4018                                                  0, -1);
4019                         rc->stage = UPDATE_DATA_PTRS;
4020                 }
4021
4022                 if (err < 0)
4023                         goto out;
4024
4025                 if (rc->extents_found == 0)
4026                         break;
4027
4028                 if (verbose)
4029                         btrfs_info(fs_info, "found %llu extents, stage: %s",
4030                                    rc->extents_found,
4031                                    stage_to_string(finishes_stage));
4032         }
4033
4034         WARN_ON(rc->block_group->pinned > 0);
4035         WARN_ON(rc->block_group->reserved > 0);
4036         WARN_ON(rc->block_group->used > 0);
4037 out:
4038         if (err && rw)
4039                 btrfs_dec_block_group_ro(rc->block_group);
4040         iput(rc->data_inode);
4041 out_put_bg:
4042         btrfs_put_block_group(bg);
4043         reloc_chunk_end(fs_info);
4044         free_reloc_control(rc);
4045         return err;
4046 }
4047
4048 static noinline_for_stack int mark_garbage_root(struct btrfs_root *root)
4049 {
4050         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
4051         struct btrfs_trans_handle *trans;
4052         int ret, err;
4053
4054         trans = btrfs_start_transaction(fs_info->tree_root, 0);
4055         if (IS_ERR(trans))
4056                 return PTR_ERR(trans);
4057
4058         memset(&root->root_item.drop_progress, 0,
4059                 sizeof(root->root_item.drop_progress));
4060         btrfs_set_root_drop_level(&root->root_item, 0);
4061         btrfs_set_root_refs(&root->root_item, 0);
4062         ret = btrfs_update_root(trans, fs_info->tree_root,
4063                                 &root->root_key, &root->root_item);
4064
4065         err = btrfs_end_transaction(trans);
4066         if (err)
4067                 return err;
4068         return ret;
4069 }
4070
4071 /*
4072  * recover relocation interrupted by system crash.
4073  *
4074  * this function resumes merging reloc trees with corresponding fs trees.
4075  * this is important for keeping the sharing of tree blocks
4076  */
4077 int btrfs_recover_relocation(struct btrfs_fs_info *fs_info)
4078 {
4079         LIST_HEAD(reloc_roots);
4080         struct btrfs_key key;
4081         struct btrfs_root *fs_root;
4082         struct btrfs_root *reloc_root;
4083         struct btrfs_path *path;
4084         struct extent_buffer *leaf;
4085         struct reloc_control *rc = NULL;
4086         struct btrfs_trans_handle *trans;
4087         int ret2;
4088         int ret = 0;
4089
4090         path = btrfs_alloc_path();
4091         if (!path)
4092                 return -ENOMEM;
4093         path->reada = READA_BACK;
4094
4095         key.objectid = BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID;
4096         key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
4097         key.offset = (u64)-1;
4098
4099         while (1) {
4100                 ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->tree_root, &key,
4101                                         path, 0, 0);
4102                 if (ret < 0)
4103                         goto out;
4104                 if (ret > 0) {
4105                         if (path->slots[0] == 0)
4106                                 break;
4107                         path->slots[0]--;
4108                 }
4109                 ret = 0;
4110                 leaf = path->nodes[0];
4111                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
4112                 btrfs_release_path(path);
4113
4114                 if (key.objectid != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID ||
4115                     key.type != BTRFS_ROOT_ITEM_KEY)
4116                         break;
4117
4118                 reloc_root = btrfs_read_tree_root(fs_info->tree_root, &key);
4119                 if (IS_ERR(reloc_root)) {
4120                         ret = PTR_ERR(reloc_root);
4121                         goto out;
4122                 }
4123
4124                 set_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &reloc_root->state);
4125                 list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
4126
4127                 if (btrfs_root_refs(&reloc_root->root_item) > 0) {
4128                         fs_root = btrfs_get_fs_root(fs_info,
4129                                         reloc_root->root_key.offset, false);
4130                         if (IS_ERR(fs_root)) {
4131                                 ret = PTR_ERR(fs_root);
4132                                 if (ret != -ENOENT)
4133                                         goto out;
4134                                 ret = mark_garbage_root(reloc_root);
4135                                 if (ret < 0)
4136                                         goto out;
4137                                 ret = 0;
4138                         } else {
4139                                 btrfs_put_root(fs_root);
4140                         }
4141                 }
4142
4143                 if (key.offset == 0)
4144                         break;
4145
4146                 key.offset--;
4147         }
4148         btrfs_release_path(path);
4149
4150         if (list_empty(&reloc_roots))
4151                 goto out;
4152
4153         rc = alloc_reloc_control(fs_info);
4154         if (!rc) {
4155                 ret = -ENOMEM;
4156                 goto out;
4157         }
4158
4159         ret = reloc_chunk_start(fs_info);
4160         if (ret < 0)
4161                 goto out_end;
4162
4163         rc->extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, 0);
4164
4165         set_reloc_control(rc);
4166
4167         trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
4168         if (IS_ERR(trans)) {
4169                 ret = PTR_ERR(trans);
4170                 goto out_unset;
4171         }
4172
4173         rc->merge_reloc_tree = true;
4174
4175         while (!list_empty(&reloc_roots)) {
4176                 reloc_root = list_first_entry(&reloc_roots, struct btrfs_root, root_list);
4177                 list_del(&reloc_root->root_list);
4178
4179                 if (btrfs_root_refs(&reloc_root->root_item) == 0) {
4180                         list_add_tail(&reloc_root->root_list,
4181                                       &rc->reloc_roots);
4182                         continue;
4183                 }
4184
4185                 fs_root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset,
4186                                             false);
4187                 if (IS_ERR(fs_root)) {
4188                         ret = PTR_ERR(fs_root);
4189                         list_add_tail(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
4190                         btrfs_end_transaction(trans);
4191                         goto out_unset;
4192                 }
4193
4194                 ret = __add_reloc_root(reloc_root);
4195                 ASSERT(ret != -EEXIST);
4196                 if (ret) {
4197                         list_add_tail(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
4198                         btrfs_put_root(fs_root);
4199                         btrfs_end_transaction(trans);
4200                         goto out_unset;
4201                 }
4202                 fs_root->reloc_root = btrfs_grab_root(reloc_root);
4203                 btrfs_put_root(fs_root);
4204         }
4205
4206         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
4207         if (ret)
4208                 goto out_unset;
4209
4210         merge_reloc_roots(rc);
4211
4212         unset_reloc_control(rc);
4213
4214         trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
4215         if (IS_ERR(trans)) {
4216                 ret = PTR_ERR(trans);
4217                 goto out_clean;
4218         }
4219         ret = btrfs_commit_transaction(trans);
4220 out_clean:
4221         ret2 = clean_dirty_subvols(rc);
4222         if (ret2 < 0 && !ret)
4223                 ret = ret2;
4224 out_unset:
4225         unset_reloc_control(rc);
4226 out_end:
4227         reloc_chunk_end(fs_info);
4228         free_reloc_control(rc);
4229 out:
4230         free_reloc_roots(&reloc_roots);
4231
4232         btrfs_free_path(path);
4233
4234         if (ret == 0) {
4235                 /* cleanup orphan inode in data relocation tree */
4236                 fs_root = btrfs_grab_root(fs_info->data_reloc_root);
4237                 ASSERT(fs_root);
4238                 ret = btrfs_orphan_cleanup(fs_root);
4239                 btrfs_put_root(fs_root);
4240         }
4241         return ret;
4242 }
4243
4244 /*
4245  * helper to add ordered checksum for data relocation.
4246  *
4247  * cloning checksum properly handles the nodatasum extents.
4248  * it also saves CPU time to re-calculate the checksum.
4249  */
4250 int btrfs_reloc_clone_csums(struct btrfs_ordered_extent *ordered)
4251 {
4252         struct btrfs_inode *inode = ordered->inode;
4253         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
4254         u64 disk_bytenr = ordered->file_offset + inode->reloc_block_group_start;
4255         struct btrfs_root *csum_root = btrfs_csum_root(fs_info, disk_bytenr);
4256         LIST_HEAD(list);
4257         int ret;
4258
4259         ret = btrfs_lookup_csums_list(csum_root, disk_bytenr,
4260                                       disk_bytenr + ordered->num_bytes - 1,
4261                                       &list, false);
4262         if (ret < 0) {
4263                 btrfs_mark_ordered_extent_error(ordered);
4264                 return ret;
4265         }
4266
4267         while (!list_empty(&list)) {
4268                 struct btrfs_ordered_sum *sums =
4269                         list_first_entry(&list, struct btrfs_ordered_sum, list);
4270
4271                 list_del_init(&sums->list);
4272
4273                 /*
4274                  * We need to offset the new_bytenr based on where the csum is.
4275                  * We need to do this because we will read in entire prealloc
4276                  * extents but we may have written to say the middle of the
4277                  * prealloc extent, so we need to make sure the csum goes with
4278                  * the right disk offset.
4279                  *
4280                  * We can do this because the data reloc inode refers strictly
4281                  * to the on disk bytes, so we don't have to worry about
4282                  * disk_len vs real len like with real inodes since it's all
4283                  * disk length.
4284                  */
4285                 sums->logical = ordered->disk_bytenr + sums->logical - disk_bytenr;
4286                 btrfs_add_ordered_sum(ordered, sums);
4287         }
4288
4289         return 0;
4290 }
4291
4292 int btrfs_reloc_cow_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
4293                           struct btrfs_root *root,
4294                           const struct extent_buffer *buf,
4295                           struct extent_buffer *cow)
4296 {
4297         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
4298         struct reloc_control *rc;
4299         struct btrfs_backref_node *node;
4300         int first_cow = 0;
4301         int level;
4302         int ret = 0;
4303
4304         rc = fs_info->reloc_ctl;
4305         if (!rc)
4306                 return 0;
4307
4308         BUG_ON(rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS && btrfs_is_data_reloc_root(root));
4309
4310         level = btrfs_header_level(buf);
4311         if (btrfs_header_generation(buf) <=
4312             btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item))
4313                 first_cow = 1;
4314
4315         if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID && rc->create_reloc_tree) {
4316                 WARN_ON(!first_cow && level == 0);
4317
4318                 node = rc->backref_cache.path[level];
4319
4320                 /*
4321                  * If node->bytenr != buf->start and node->new_bytenr !=
4322                  * buf->start then we've got the wrong backref node for what we
4323                  * expected to see here and the cache is incorrect.
4324                  */
4325                 if (unlikely(node->bytenr != buf->start && node->new_bytenr != buf->start)) {
4326                         btrfs_err(fs_info,
4327 "bytenr %llu was found but our backref cache was expecting %llu or %llu",
4328                                   buf->start, node->bytenr, node->new_bytenr);
4329                         return -EUCLEAN;
4330                 }
4331
4332                 btrfs_backref_drop_node_buffer(node);
4333                 refcount_inc(&cow->refs);
4334                 node->eb = cow;
4335                 node->new_bytenr = cow->start;
4336
4337                 if (!node->pending) {
4338                         list_move_tail(&node->list,
4339                                        &rc->backref_cache.pending[level]);
4340                         node->pending = 1;
4341                 }
4342
4343                 if (first_cow)
4344                         mark_block_processed(rc, node);
4345
4346                 if (first_cow && level > 0)
4347                         rc->nodes_relocated += buf->len;
4348         }
4349
4350         if (level == 0 && first_cow && rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS)
4351                 ret = replace_file_extents(trans, rc, root, cow);
4352         return ret;
4353 }
4354
4355 /*
4356  * called before creating snapshot. it calculates metadata reservation
4357  * required for relocating tree blocks in the snapshot
4358  */
4359 void btrfs_reloc_pre_snapshot(struct btrfs_pending_snapshot *pending,
4360                               u64 *bytes_to_reserve)
4361 {
4362         struct btrfs_root *root = pending->root;
4363         struct reloc_control *rc = root->fs_info->reloc_ctl;
4364
4365         if (!rc || !have_reloc_root(root))
4366                 return;
4367
4368         if (!rc->merge_reloc_tree)
4369                 return;
4370
4371         root = root->reloc_root;
4372         BUG_ON(btrfs_root_refs(&root->root_item) == 0);
4373         /*
4374          * relocation is in the stage of merging trees. the space
4375          * used by merging a reloc tree is twice the size of
4376          * relocated tree nodes in the worst case. half for cowing
4377          * the reloc tree, half for cowing the fs tree. the space
4378          * used by cowing the reloc tree will be freed after the
4379          * tree is dropped. if we create snapshot, cowing the fs
4380          * tree may use more space than it frees. so we need
4381          * reserve extra space.
4382          */
4383         *bytes_to_reserve += rc->nodes_relocated;
4384 }
4385
4386 /*
4387  * called after snapshot is created. migrate block reservation
4388  * and create reloc root for the newly created snapshot
4389  *
4390  * This is similar to btrfs_init_reloc_root(), we come out of here with two
4391  * references held on the reloc_root, one for root->reloc_root and one for
4392  * rc->reloc_roots.
4393  */
4394 int btrfs_reloc_post_snapshot(struct btrfs_trans_handle *trans,
4395                                struct btrfs_pending_snapshot *pending)
4396 {
4397         struct btrfs_root *root = pending->root;
4398         struct btrfs_root *reloc_root;
4399         struct btrfs_root *new_root;
4400         struct reloc_control *rc = root->fs_info->reloc_ctl;
4401         int ret;
4402
4403         if (!rc || !have_reloc_root(root))
4404                 return 0;
4405
4406         rc = root->fs_info->reloc_ctl;
4407         rc->merging_rsv_size += rc->nodes_relocated;
4408
4409         if (rc->merge_reloc_tree) {
4410                 ret = btrfs_block_rsv_migrate(&pending->block_rsv,
4411                                               rc->block_rsv,
4412                                               rc->nodes_relocated, true);
4413                 if (ret)
4414                         return ret;
4415         }
4416
4417         new_root = pending->snap;
4418         reloc_root = create_reloc_root(trans, root->reloc_root, btrfs_root_id(new_root));
4419         if (IS_ERR(reloc_root))
4420                 return PTR_ERR(reloc_root);
4421
4422         ret = __add_reloc_root(reloc_root);
4423         ASSERT(ret != -EEXIST);
4424         if (ret) {
4425                 /* Pairs with create_reloc_root */
4426                 btrfs_put_root(reloc_root);
4427                 return ret;
4428         }
4429         new_root->reloc_root = btrfs_grab_root(reloc_root);
4430         return 0;
4431 }
4432
4433 /*
4434  * Get the current bytenr for the block group which is being relocated.
4435  *
4436  * Return U64_MAX if no running relocation.
4437  */
4438 u64 btrfs_get_reloc_bg_bytenr(const struct btrfs_fs_info *fs_info)
4439 {
4440         u64 logical = U64_MAX;
4441
4442         lockdep_assert_held(&fs_info->reloc_mutex);
4443
4444         if (fs_info->reloc_ctl && fs_info->reloc_ctl->block_group)
4445                 logical = fs_info->reloc_ctl->block_group->start;
4446         return logical;
4447 }