Merge tag 'ceph-for-6.4-rc1' of https://github.com/ceph/ceph-client
[linux-block.git] / fs / xfs / xfs_reflink.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
5  */
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_shared.h"
9 #include "xfs_format.h"
10 #include "xfs_log_format.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_defer.h"
14 #include "xfs_inode.h"
15 #include "xfs_trans.h"
16 #include "xfs_bmap.h"
17 #include "xfs_bmap_util.h"
18 #include "xfs_trace.h"
19 #include "xfs_icache.h"
20 #include "xfs_btree.h"
21 #include "xfs_refcount_btree.h"
22 #include "xfs_refcount.h"
23 #include "xfs_bmap_btree.h"
24 #include "xfs_trans_space.h"
25 #include "xfs_bit.h"
26 #include "xfs_alloc.h"
27 #include "xfs_quota.h"
28 #include "xfs_reflink.h"
29 #include "xfs_iomap.h"
30 #include "xfs_ag.h"
31 #include "xfs_ag_resv.h"
32
33 /*
34  * Copy on Write of Shared Blocks
35  *
36  * XFS must preserve "the usual" file semantics even when two files share
37  * the same physical blocks.  This means that a write to one file must not
38  * alter the blocks in a different file; the way that we'll do that is
39  * through the use of a copy-on-write mechanism.  At a high level, that
40  * means that when we want to write to a shared block, we allocate a new
41  * block, write the data to the new block, and if that succeeds we map the
42  * new block into the file.
43  *
44  * XFS provides a "delayed allocation" mechanism that defers the allocation
45  * of disk blocks to dirty-but-not-yet-mapped file blocks as long as
46  * possible.  This reduces fragmentation by enabling the filesystem to ask
47  * for bigger chunks less often, which is exactly what we want for CoW.
48  *
49  * The delalloc mechanism begins when the kernel wants to make a block
50  * writable (write_begin or page_mkwrite).  If the offset is not mapped, we
51  * create a delalloc mapping, which is a regular in-core extent, but without
52  * a real startblock.  (For delalloc mappings, the startblock encodes both
53  * a flag that this is a delalloc mapping, and a worst-case estimate of how
54  * many blocks might be required to put the mapping into the BMBT.)  delalloc
55  * mappings are a reservation against the free space in the filesystem;
56  * adjacent mappings can also be combined into fewer larger mappings.
57  *
58  * As an optimization, the CoW extent size hint (cowextsz) creates
59  * outsized aligned delalloc reservations in the hope of landing out of
60  * order nearby CoW writes in a single extent on disk, thereby reducing
61  * fragmentation and improving future performance.
62  *
63  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR--- (data fork)
64  * C: ------DDDDDDD--------- (CoW fork)
65  *
66  * When dirty pages are being written out (typically in writepage), the
67  * delalloc reservations are converted into unwritten mappings by
68  * allocating blocks and replacing the delalloc mapping with real ones.
69  * A delalloc mapping can be replaced by several unwritten ones if the
70  * free space is fragmented.
71  *
72  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
73  * C: ------UUUUUUU---------
74  *
75  * We want to adapt the delalloc mechanism for copy-on-write, since the
76  * write paths are similar.  The first two steps (creating the reservation
77  * and allocating the blocks) are exactly the same as delalloc except that
78  * the mappings must be stored in a separate CoW fork because we do not want
79  * to disturb the mapping in the data fork until we're sure that the write
80  * succeeded.  IO completion in this case is the process of removing the old
81  * mapping from the data fork and moving the new mapping from the CoW fork to
82  * the data fork.  This will be discussed shortly.
83  *
84  * For now, unaligned directio writes will be bounced back to the page cache.
85  * Block-aligned directio writes will use the same mechanism as buffered
86  * writes.
87  *
88  * Just prior to submitting the actual disk write requests, we convert
89  * the extents representing the range of the file actually being written
90  * (as opposed to extra pieces created for the cowextsize hint) to real
91  * extents.  This will become important in the next step:
92  *
93  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
94  * C: ------UUrrUUU---------
95  *
96  * CoW remapping must be done after the data block write completes,
97  * because we don't want to destroy the old data fork map until we're sure
98  * the new block has been written.  Since the new mappings are kept in a
99  * separate fork, we can simply iterate these mappings to find the ones
100  * that cover the file blocks that we just CoW'd.  For each extent, simply
101  * unmap the corresponding range in the data fork, map the new range into
102  * the data fork, and remove the extent from the CoW fork.  Because of
103  * the presence of the cowextsize hint, however, we must be careful
104  * only to remap the blocks that we've actually written out --  we must
105  * never remap delalloc reservations nor CoW staging blocks that have
106  * yet to be written.  This corresponds exactly to the real extents in
107  * the CoW fork:
108  *
109  * D: --RRRRRRrrSRRRRRRRR---
110  * C: ------UU--UUU---------
111  *
112  * Since the remapping operation can be applied to an arbitrary file
113  * range, we record the need for the remap step as a flag in the ioend
114  * instead of declaring a new IO type.  This is required for direct io
115  * because we only have ioend for the whole dio, and we have to be able to
116  * remember the presence of unwritten blocks and CoW blocks with a single
117  * ioend structure.  Better yet, the more ground we can cover with one
118  * ioend, the better.
119  */
120
121 /*
122  * Given an AG extent, find the lowest-numbered run of shared blocks
123  * within that range and return the range in fbno/flen.  If
124  * find_end_of_shared is true, return the longest contiguous extent of
125  * shared blocks.  If there are no shared extents, fbno and flen will
126  * be set to NULLAGBLOCK and 0, respectively.
127  */
128 static int
129 xfs_reflink_find_shared(
130         struct xfs_perag        *pag,
131         struct xfs_trans        *tp,
132         xfs_agblock_t           agbno,
133         xfs_extlen_t            aglen,
134         xfs_agblock_t           *fbno,
135         xfs_extlen_t            *flen,
136         bool                    find_end_of_shared)
137 {
138         struct xfs_buf          *agbp;
139         struct xfs_btree_cur    *cur;
140         int                     error;
141
142         error = xfs_alloc_read_agf(pag, tp, 0, &agbp);
143         if (error)
144                 return error;
145
146         cur = xfs_refcountbt_init_cursor(pag->pag_mount, tp, agbp, pag);
147
148         error = xfs_refcount_find_shared(cur, agbno, aglen, fbno, flen,
149                         find_end_of_shared);
150
151         xfs_btree_del_cursor(cur, error);
152
153         xfs_trans_brelse(tp, agbp);
154         return error;
155 }
156
157 /*
158  * Trim the mapping to the next block where there's a change in the
159  * shared/unshared status.  More specifically, this means that we
160  * find the lowest-numbered extent of shared blocks that coincides with
161  * the given block mapping.  If the shared extent overlaps the start of
162  * the mapping, trim the mapping to the end of the shared extent.  If
163  * the shared region intersects the mapping, trim the mapping to the
164  * start of the shared extent.  If there are no shared regions that
165  * overlap, just return the original extent.
166  */
167 int
168 xfs_reflink_trim_around_shared(
169         struct xfs_inode        *ip,
170         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
171         bool                    *shared)
172 {
173         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
174         struct xfs_perag        *pag;
175         xfs_agblock_t           agbno;
176         xfs_extlen_t            aglen;
177         xfs_agblock_t           fbno;
178         xfs_extlen_t            flen;
179         int                     error = 0;
180
181         /* Holes, unwritten, and delalloc extents cannot be shared */
182         if (!xfs_is_cow_inode(ip) || !xfs_bmap_is_written_extent(irec)) {
183                 *shared = false;
184                 return 0;
185         }
186
187         trace_xfs_reflink_trim_around_shared(ip, irec);
188
189         pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
190         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, irec->br_startblock);
191         aglen = irec->br_blockcount;
192
193         error = xfs_reflink_find_shared(pag, NULL, agbno, aglen, &fbno, &flen,
194                         true);
195         xfs_perag_put(pag);
196         if (error)
197                 return error;
198
199         *shared = false;
200         if (fbno == NULLAGBLOCK) {
201                 /* No shared blocks at all. */
202                 return 0;
203         }
204
205         if (fbno == agbno) {
206                 /*
207                  * The start of this extent is shared.  Truncate the
208                  * mapping at the end of the shared region so that a
209                  * subsequent iteration starts at the start of the
210                  * unshared region.
211                  */
212                 irec->br_blockcount = flen;
213                 *shared = true;
214                 return 0;
215         }
216
217         /*
218          * There's a shared extent midway through this extent.
219          * Truncate the mapping at the start of the shared
220          * extent so that a subsequent iteration starts at the
221          * start of the shared region.
222          */
223         irec->br_blockcount = fbno - agbno;
224         return 0;
225 }
226
227 int
228 xfs_bmap_trim_cow(
229         struct xfs_inode        *ip,
230         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
231         bool                    *shared)
232 {
233         /* We can't update any real extents in always COW mode. */
234         if (xfs_is_always_cow_inode(ip) &&
235             !isnullstartblock(imap->br_startblock)) {
236                 *shared = true;
237                 return 0;
238         }
239
240         /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
241         return xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared);
242 }
243
244 static int
245 xfs_reflink_convert_cow_locked(
246         struct xfs_inode        *ip,
247         xfs_fileoff_t           offset_fsb,
248         xfs_filblks_t           count_fsb)
249 {
250         struct xfs_iext_cursor  icur;
251         struct xfs_bmbt_irec    got;
252         struct xfs_btree_cur    *dummy_cur = NULL;
253         int                     dummy_logflags;
254         int                     error = 0;
255
256         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &got))
257                 return 0;
258
259         do {
260                 if (got.br_startoff >= offset_fsb + count_fsb)
261                         break;
262                 if (got.br_state == XFS_EXT_NORM)
263                         continue;
264                 if (WARN_ON_ONCE(isnullstartblock(got.br_startblock)))
265                         return -EIO;
266
267                 xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
268                 if (!got.br_blockcount)
269                         continue;
270
271                 got.br_state = XFS_EXT_NORM;
272                 error = xfs_bmap_add_extent_unwritten_real(NULL, ip,
273                                 XFS_COW_FORK, &icur, &dummy_cur, &got,
274                                 &dummy_logflags);
275                 if (error)
276                         return error;
277         } while (xfs_iext_next_extent(ip->i_cowfp, &icur, &got));
278
279         return error;
280 }
281
282 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
283 int
284 xfs_reflink_convert_cow(
285         struct xfs_inode        *ip,
286         xfs_off_t               offset,
287         xfs_off_t               count)
288 {
289         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
290         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
291         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
292         xfs_filblks_t           count_fsb = end_fsb - offset_fsb;
293         int                     error;
294
295         ASSERT(count != 0);
296
297         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
298         error = xfs_reflink_convert_cow_locked(ip, offset_fsb, count_fsb);
299         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
300         return error;
301 }
302
303 /*
304  * Find the extent that maps the given range in the COW fork. Even if the extent
305  * is not shared we might have a preallocation for it in the COW fork. If so we
306  * use it that rather than trigger a new allocation.
307  */
308 static int
309 xfs_find_trim_cow_extent(
310         struct xfs_inode        *ip,
311         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
312         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
313         bool                    *shared,
314         bool                    *found)
315 {
316         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
317         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
318         struct xfs_iext_cursor  icur;
319
320         *found = false;
321
322         /*
323          * If we don't find an overlapping extent, trim the range we need to
324          * allocate to fit the hole we found.
325          */
326         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, cmap))
327                 cmap->br_startoff = offset_fsb + count_fsb;
328         if (cmap->br_startoff > offset_fsb) {
329                 xfs_trim_extent(imap, imap->br_startoff,
330                                 cmap->br_startoff - imap->br_startoff);
331                 return xfs_bmap_trim_cow(ip, imap, shared);
332         }
333
334         *shared = true;
335         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock)) {
336                 xfs_trim_extent(imap, cmap->br_startoff, cmap->br_blockcount);
337                 return 0;
338         }
339
340         /* real extent found - no need to allocate */
341         xfs_trim_extent(cmap, offset_fsb, count_fsb);
342         *found = true;
343         return 0;
344 }
345
346 static int
347 xfs_reflink_convert_unwritten(
348         struct xfs_inode        *ip,
349         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
350         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
351         bool                    convert_now)
352 {
353         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
354         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
355         int                     error;
356
357         /*
358          * cmap might larger than imap due to cowextsize hint.
359          */
360         xfs_trim_extent(cmap, offset_fsb, count_fsb);
361
362         /*
363          * COW fork extents are supposed to remain unwritten until we're ready
364          * to initiate a disk write.  For direct I/O we are going to write the
365          * data and need the conversion, but for buffered writes we're done.
366          */
367         if (!convert_now || cmap->br_state == XFS_EXT_NORM)
368                 return 0;
369
370         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, cmap);
371
372         error = xfs_reflink_convert_cow_locked(ip, offset_fsb, count_fsb);
373         if (!error)
374                 cmap->br_state = XFS_EXT_NORM;
375
376         return error;
377 }
378
379 static int
380 xfs_reflink_fill_cow_hole(
381         struct xfs_inode        *ip,
382         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
383         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
384         bool                    *shared,
385         uint                    *lockmode,
386         bool                    convert_now)
387 {
388         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
389         struct xfs_trans        *tp;
390         xfs_filblks_t           resaligned;
391         xfs_extlen_t            resblks;
392         int                     nimaps;
393         int                     error;
394         bool                    found;
395
396         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
397                 imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
398         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
399
400         xfs_iunlock(ip, *lockmode);
401         *lockmode = 0;
402
403         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
404                         false, &tp);
405         if (error)
406                 return error;
407
408         *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
409
410         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
411         if (error || !*shared)
412                 goto out_trans_cancel;
413
414         if (found) {
415                 xfs_trans_cancel(tp);
416                 goto convert;
417         }
418
419         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
420         nimaps = 1;
421         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
422                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0, cmap,
423                         &nimaps);
424         if (error)
425                 goto out_trans_cancel;
426
427         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
428         error = xfs_trans_commit(tp);
429         if (error)
430                 return error;
431
432         /*
433          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
434          * satisfied?  Bail out!
435          */
436         if (nimaps == 0)
437                 return -ENOSPC;
438
439 convert:
440         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
441
442 out_trans_cancel:
443         xfs_trans_cancel(tp);
444         return error;
445 }
446
447 static int
448 xfs_reflink_fill_delalloc(
449         struct xfs_inode        *ip,
450         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
451         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
452         bool                    *shared,
453         uint                    *lockmode,
454         bool                    convert_now)
455 {
456         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
457         struct xfs_trans        *tp;
458         int                     nimaps;
459         int                     error;
460         bool                    found;
461
462         do {
463                 xfs_iunlock(ip, *lockmode);
464                 *lockmode = 0;
465
466                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0,
467                                 false, &tp);
468                 if (error)
469                         return error;
470
471                 *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
472
473                 error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared,
474                                 &found);
475                 if (error || !*shared)
476                         goto out_trans_cancel;
477
478                 if (found) {
479                         xfs_trans_cancel(tp);
480                         break;
481                 }
482
483                 ASSERT(isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
484                        cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK);
485
486                 /*
487                  * Replace delalloc reservation with an unwritten extent.
488                  */
489                 nimaps = 1;
490                 error = xfs_bmapi_write(tp, ip, cmap->br_startoff,
491                                 cmap->br_blockcount,
492                                 XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC, 0,
493                                 cmap, &nimaps);
494                 if (error)
495                         goto out_trans_cancel;
496
497                 xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
498                 error = xfs_trans_commit(tp);
499                 if (error)
500                         return error;
501
502                 /*
503                  * Allocation succeeded but the requested range was not even
504                  * partially satisfied?  Bail out!
505                  */
506                 if (nimaps == 0)
507                         return -ENOSPC;
508         } while (cmap->br_startoff + cmap->br_blockcount <= imap->br_startoff);
509
510         return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap, convert_now);
511
512 out_trans_cancel:
513         xfs_trans_cancel(tp);
514         return error;
515 }
516
517 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
518 int
519 xfs_reflink_allocate_cow(
520         struct xfs_inode        *ip,
521         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
522         struct xfs_bmbt_irec    *cmap,
523         bool                    *shared,
524         uint                    *lockmode,
525         bool                    convert_now)
526 {
527         int                     error;
528         bool                    found;
529
530         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
531         if (!ip->i_cowfp) {
532                 ASSERT(!xfs_is_reflink_inode(ip));
533                 xfs_ifork_init_cow(ip);
534         }
535
536         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, cmap, shared, &found);
537         if (error || !*shared)
538                 return error;
539
540         /* CoW fork has a real extent */
541         if (found)
542                 return xfs_reflink_convert_unwritten(ip, imap, cmap,
543                                 convert_now);
544
545         /*
546          * CoW fork does not have an extent and data extent is shared.
547          * Allocate a real extent in the CoW fork.
548          */
549         if (cmap->br_startoff > imap->br_startoff)
550                 return xfs_reflink_fill_cow_hole(ip, imap, cmap, shared,
551                                 lockmode, convert_now);
552
553         /*
554          * CoW fork has a delalloc reservation. Replace it with a real extent.
555          * There may or may not be a data fork mapping.
556          */
557         if (isnullstartblock(cmap->br_startblock) ||
558             cmap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK)
559                 return xfs_reflink_fill_delalloc(ip, imap, cmap, shared,
560                                 lockmode, convert_now);
561
562         /* Shouldn't get here. */
563         ASSERT(0);
564         return -EFSCORRUPTED;
565 }
566
567 /*
568  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
569  *
570  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
571  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
572  *
573  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
574  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
575  */
576 int
577 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
578         struct xfs_inode                *ip,
579         struct xfs_trans                **tpp,
580         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
581         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
582         bool                            cancel_real)
583 {
584         struct xfs_ifork                *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
585         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
586         struct xfs_iext_cursor          icur;
587         int                             error = 0;
588
589         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
590                 return 0;
591         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
592                 return 0;
593
594         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
595         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
596                 del = got;
597                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
598
599                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
600                 if (!del.br_blockcount) {
601                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
602                         goto next_extent;
603                 }
604
605                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
606
607                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
608                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
609                                         &icur, &got, &del);
610                         if (error)
611                                 break;
612                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
613                         ASSERT((*tpp)->t_highest_agno == NULLAGNUMBER);
614
615                         /* Free the CoW orphan record. */
616                         xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp, del.br_startblock,
617                                         del.br_blockcount);
618
619                         xfs_free_extent_later(*tpp, del.br_startblock,
620                                           del.br_blockcount, NULL);
621
622                         /* Roll the transaction */
623                         error = xfs_defer_finish(tpp);
624                         if (error)
625                                 break;
626
627                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
628                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
629
630                         /* Remove the quota reservation */
631                         error = xfs_quota_unreserve_blkres(ip,
632                                         del.br_blockcount);
633                         if (error)
634                                 break;
635                 } else {
636                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
637                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
638                 }
639 next_extent:
640                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
641                         break;
642         }
643
644         /* clear tag if cow fork is emptied */
645         if (!ifp->if_bytes)
646                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
647         return error;
648 }
649
650 /*
651  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
652  *
653  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
654  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
655  */
656 int
657 xfs_reflink_cancel_cow_range(
658         struct xfs_inode        *ip,
659         xfs_off_t               offset,
660         xfs_off_t               count,
661         bool                    cancel_real)
662 {
663         struct xfs_trans        *tp;
664         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
665         xfs_fileoff_t           end_fsb;
666         int                     error;
667
668         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
669         ASSERT(ip->i_cowfp);
670
671         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
672         if (count == NULLFILEOFF)
673                 end_fsb = NULLFILEOFF;
674         else
675                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
676
677         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
678         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
679                         0, 0, 0, &tp);
680         if (error)
681                 goto out;
682
683         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
684         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
685
686         /* Scrape out the old CoW reservations */
687         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
688                         cancel_real);
689         if (error)
690                 goto out_cancel;
691
692         error = xfs_trans_commit(tp);
693
694         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
695         return error;
696
697 out_cancel:
698         xfs_trans_cancel(tp);
699         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
700 out:
701         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
702         return error;
703 }
704
705 /*
706  * Remap part of the CoW fork into the data fork.
707  *
708  * We aim to remap the range starting at @offset_fsb and ending at @end_fsb
709  * into the data fork; this function will remap what it can (at the end of the
710  * range) and update @end_fsb appropriately.  Each remap gets its own
711  * transaction because we can end up merging and splitting bmbt blocks for
712  * every remap operation and we'd like to keep the block reservation
713  * requirements as low as possible.
714  */
715 STATIC int
716 xfs_reflink_end_cow_extent(
717         struct xfs_inode        *ip,
718         xfs_fileoff_t           *offset_fsb,
719         xfs_fileoff_t           end_fsb)
720 {
721         struct xfs_iext_cursor  icur;
722         struct xfs_bmbt_irec    got, del, data;
723         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
724         struct xfs_trans        *tp;
725         struct xfs_ifork        *ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_COW_FORK);
726         unsigned int            resblks;
727         int                     nmaps;
728         int                     error;
729
730         /* No COW extents?  That's easy! */
731         if (ifp->if_bytes == 0) {
732                 *offset_fsb = end_fsb;
733                 return 0;
734         }
735
736         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
737         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
738                         XFS_TRANS_RESERVE, &tp);
739         if (error)
740                 return error;
741
742         /*
743          * Lock the inode.  We have to ijoin without automatic unlock because
744          * the lead transaction is the refcountbt record deletion; the data
745          * fork update follows as a deferred log item.
746          */
747         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
748         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
749
750         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK,
751                         XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
752         if (error == -EFBIG)
753                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip,
754                                 XFS_IEXT_REFLINK_END_COW_CNT);
755         if (error)
756                 goto out_cancel;
757
758         /*
759          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
760          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
761          * case we are done.
762          */
763         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, *offset_fsb, &icur, &got) ||
764             got.br_startoff >= end_fsb) {
765                 *offset_fsb = end_fsb;
766                 goto out_cancel;
767         }
768
769         /*
770          * Only remap real extents that contain data.  With AIO, speculative
771          * preallocations can leak into the range we are called upon, and we
772          * need to skip them.  Preserve @got for the eventual CoW fork
773          * deletion; from now on @del represents the mapping that we're
774          * actually remapping.
775          */
776         while (!xfs_bmap_is_written_extent(&got)) {
777                 if (!xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got) ||
778                     got.br_startoff >= end_fsb) {
779                         *offset_fsb = end_fsb;
780                         goto out_cancel;
781                 }
782         }
783         del = got;
784
785         /* Grab the corresponding mapping in the data fork. */
786         nmaps = 1;
787         error = xfs_bmapi_read(ip, del.br_startoff, del.br_blockcount, &data,
788                         &nmaps, 0);
789         if (error)
790                 goto out_cancel;
791
792         /* We can only remap the smaller of the two extent sizes. */
793         data.br_blockcount = min(data.br_blockcount, del.br_blockcount);
794         del.br_blockcount = data.br_blockcount;
795
796         trace_xfs_reflink_cow_remap_from(ip, &del);
797         trace_xfs_reflink_cow_remap_to(ip, &data);
798
799         if (xfs_bmap_is_real_extent(&data)) {
800                 /*
801                  * If the extent we're remapping is backed by storage (written
802                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
803                  */
804                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &data);
805                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &data);
806                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
807                                 -data.br_blockcount);
808         } else if (data.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
809                 int             done;
810
811                 /*
812                  * If the extent we're remapping is a delalloc reservation,
813                  * we can use the regular bunmapi function to release the
814                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
815                  * of the quota reservation for us.
816                  */
817                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, data.br_startoff,
818                                 data.br_blockcount, 0, 1, &done);
819                 if (error)
820                         goto out_cancel;
821                 ASSERT(done);
822         }
823
824         /* Free the CoW orphan record. */
825         xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock, del.br_blockcount);
826
827         /* Map the new blocks into the data fork. */
828         xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
829
830         /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
831         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
832                         (long)del.br_blockcount);
833
834         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
835         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
836
837         error = xfs_trans_commit(tp);
838         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
839         if (error)
840                 return error;
841
842         /* Update the caller about how much progress we made. */
843         *offset_fsb = del.br_startoff + del.br_blockcount;
844         return 0;
845
846 out_cancel:
847         xfs_trans_cancel(tp);
848         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
849         return error;
850 }
851
852 /*
853  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
854  */
855 int
856 xfs_reflink_end_cow(
857         struct xfs_inode                *ip,
858         xfs_off_t                       offset,
859         xfs_off_t                       count)
860 {
861         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
862         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
863         int                             error = 0;
864
865         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
866
867         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
868         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
869
870         /*
871          * Walk forwards until we've remapped the I/O range.  The loop function
872          * repeatedly cycles the ILOCK to allocate one transaction per remapped
873          * extent.
874          *
875          * If we're being called by writeback then the pages will still
876          * have PageWriteback set, which prevents races with reflink remapping
877          * and truncate.  Reflink remapping prevents races with writeback by
878          * taking the iolock and mmaplock before flushing the pages and
879          * remapping, which means there won't be any further writeback or page
880          * cache dirtying until the reflink completes.
881          *
882          * We should never have two threads issuing writeback for the same file
883          * region.  There are also have post-eof checks in the writeback
884          * preparation code so that we don't bother writing out pages that are
885          * about to be truncated.
886          *
887          * If we're being called as part of directio write completion, the dio
888          * count is still elevated, which reflink and truncate will wait for.
889          * Reflink remapping takes the iolock and mmaplock and waits for
890          * pending dio to finish, which should prevent any directio until the
891          * remap completes.  Multiple concurrent directio writes to the same
892          * region are handled by end_cow processing only occurring for the
893          * threads which succeed; the outcome of multiple overlapping direct
894          * writes is not well defined anyway.
895          *
896          * It's possible that a buffered write and a direct write could collide
897          * here (the buffered write stumbles in after the dio flushes and
898          * invalidates the page cache and immediately queues writeback), but we
899          * have never supported this 100%.  If either disk write succeeds the
900          * blocks will be remapped.
901          */
902         while (end_fsb > offset_fsb && !error)
903                 error = xfs_reflink_end_cow_extent(ip, &offset_fsb, end_fsb);
904
905         if (error)
906                 trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
907         return error;
908 }
909
910 /*
911  * Free all CoW staging blocks that are still referenced by the ondisk refcount
912  * metadata.  The ondisk metadata does not track which inode created the
913  * staging extent, so callers must ensure that there are no cached inodes with
914  * live CoW staging extents.
915  */
916 int
917 xfs_reflink_recover_cow(
918         struct xfs_mount        *mp)
919 {
920         struct xfs_perag        *pag;
921         xfs_agnumber_t          agno;
922         int                     error = 0;
923
924         if (!xfs_has_reflink(mp))
925                 return 0;
926
927         for_each_perag(mp, agno, pag) {
928                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, pag);
929                 if (error) {
930                         xfs_perag_rele(pag);
931                         break;
932                 }
933         }
934
935         return error;
936 }
937
938 /*
939  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
940  *
941  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
942  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
943  *
944  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
945  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
946  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
947  *
948  * While the length of drange is greater than zero,
949  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
950  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
951  *      with zero length.
952  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
953  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
954  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
955  *      offset (drange start).
956  *    - If imap points to a real range of pblks,
957  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
958  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
959  *           (drange start + imap start - srange start)
960  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
961  *
962  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
963  * on-disk file sizes.
964  *
965  * ASCII Art Demonstration:
966  *
967  * Let's say we want to reflink this source file:
968  *
969  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
970  *   <-------------------->
971  *
972  * into this destination file:
973  *
974  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
975  *        <-------------------->
976  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
977  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
978  *
979  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
980  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
981  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
982  *
983  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
984  *   <------->
985  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
986  *        <------->
987  *
988  * Now remap the source extent into the destination file:
989  *
990  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
991  *   <------->
992  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
993  *        <------->
994  *
995  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
996  * unmap range don't affect our operation.
997  *
998  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
999  *            <---->
1000  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
1001  *                 <---->
1002  *
1003  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
1004  * size of the destination file.
1005  *
1006  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
1007  *                  <----->
1008  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
1009  *                       <----->
1010  *
1011  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
1012  */
1013
1014 /*
1015  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
1016  */
1017 STATIC int
1018 xfs_reflink_set_inode_flag(
1019         struct xfs_inode        *src,
1020         struct xfs_inode        *dest)
1021 {
1022         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1023         int                     error;
1024         struct xfs_trans        *tp;
1025
1026         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
1027                 return 0;
1028
1029         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1030         if (error)
1031                 goto out_error;
1032
1033         /* Lock both files against IO */
1034         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1035                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1036         else
1037                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1038
1039         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
1040                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
1041                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
1042                 src->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1043                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
1044                 xfs_ifork_init_cow(src);
1045         } else
1046                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
1047
1048         if (src->i_ino == dest->i_ino)
1049                 goto commit_flags;
1050
1051         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
1052                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
1053                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1054                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1055                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1056                 xfs_ifork_init_cow(dest);
1057         } else
1058                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1059
1060 commit_flags:
1061         error = xfs_trans_commit(tp);
1062         if (error)
1063                 goto out_error;
1064         return error;
1065
1066 out_error:
1067         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
1068         return error;
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
1073  */
1074 int
1075 xfs_reflink_update_dest(
1076         struct xfs_inode        *dest,
1077         xfs_off_t               newlen,
1078         xfs_extlen_t            cowextsize,
1079         unsigned int            remap_flags)
1080 {
1081         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
1082         struct xfs_trans        *tp;
1083         int                     error;
1084
1085         if (newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
1086                 return 0;
1087
1088         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
1089         if (error)
1090                 goto out_error;
1091
1092         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1093         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
1094
1095         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
1096                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
1097                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
1098                 dest->i_disk_size = newlen;
1099         }
1100
1101         if (cowextsize) {
1102                 dest->i_cowextsize = cowextsize;
1103                 dest->i_diflags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
1104         }
1105
1106         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
1107
1108         error = xfs_trans_commit(tp);
1109         if (error)
1110                 goto out_error;
1111         return error;
1112
1113 out_error:
1114         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
1115         return error;
1116 }
1117
1118 /*
1119  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
1120  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
1121  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
1122  * btree reserves.
1123  */
1124 static int
1125 xfs_reflink_ag_has_free_space(
1126         struct xfs_mount        *mp,
1127         xfs_agnumber_t          agno)
1128 {
1129         struct xfs_perag        *pag;
1130         int                     error = 0;
1131
1132         if (!xfs_has_rmapbt(mp))
1133                 return 0;
1134
1135         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
1136         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
1137             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
1138                 error = -ENOSPC;
1139         xfs_perag_put(pag);
1140         return error;
1141 }
1142
1143 /*
1144  * Remap the given extent into the file.  The dmap blockcount will be set to
1145  * the number of blocks that were actually remapped.
1146  */
1147 STATIC int
1148 xfs_reflink_remap_extent(
1149         struct xfs_inode        *ip,
1150         struct xfs_bmbt_irec    *dmap,
1151         xfs_off_t               new_isize)
1152 {
1153         struct xfs_bmbt_irec    smap;
1154         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1155         struct xfs_trans        *tp;
1156         xfs_off_t               newlen;
1157         int64_t                 qdelta = 0;
1158         unsigned int            resblks;
1159         bool                    quota_reserved = true;
1160         bool                    smap_real;
1161         bool                    dmap_written = xfs_bmap_is_written_extent(dmap);
1162         int                     iext_delta = 0;
1163         int                     nimaps;
1164         int                     error;
1165
1166         /*
1167          * Start a rolling transaction to switch the mappings.
1168          *
1169          * Adding a written extent to the extent map can cause a bmbt split,
1170          * and removing a mapped extent from the extent can cause a bmbt split.
1171          * The two operations cannot both cause a split since they operate on
1172          * the same index in the bmap btree, so we only need a reservation for
1173          * one bmbt split if either thing is happening.  However, we haven't
1174          * locked the inode yet, so we reserve assuming this is the case.
1175          *
1176          * The first allocation call tries to reserve enough space to handle
1177          * mapping dmap into a sparse part of the file plus the bmbt split.  We
1178          * haven't locked the inode or read the existing mapping yet, so we do
1179          * not know for sure that we need the space.  This should succeed most
1180          * of the time.
1181          *
1182          * If the first attempt fails, try again but reserving only enough
1183          * space to handle a bmbt split.  This is the hard minimum requirement,
1184          * and we revisit quota reservations later when we know more about what
1185          * we're remapping.
1186          */
1187         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
1188         error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1189                         resblks + dmap->br_blockcount, 0, false, &tp);
1190         if (error == -EDQUOT || error == -ENOSPC) {
1191                 quota_reserved = false;
1192                 error = xfs_trans_alloc_inode(ip, &M_RES(mp)->tr_write,
1193                                 resblks, 0, false, &tp);
1194         }
1195         if (error)
1196                 goto out;
1197
1198         /*
1199          * Read what's currently mapped in the destination file into smap.
1200          * If smap isn't a hole, we will have to remove it before we can add
1201          * dmap to the destination file.
1202          */
1203         nimaps = 1;
1204         error = xfs_bmapi_read(ip, dmap->br_startoff, dmap->br_blockcount,
1205                         &smap, &nimaps, 0);
1206         if (error)
1207                 goto out_cancel;
1208         ASSERT(nimaps == 1 && smap.br_startoff == dmap->br_startoff);
1209         smap_real = xfs_bmap_is_real_extent(&smap);
1210
1211         /*
1212          * We can only remap as many blocks as the smaller of the two extent
1213          * maps, because we can only remap one extent at a time.
1214          */
1215         dmap->br_blockcount = min(dmap->br_blockcount, smap.br_blockcount);
1216         ASSERT(dmap->br_blockcount == smap.br_blockcount);
1217
1218         trace_xfs_reflink_remap_extent_dest(ip, &smap);
1219
1220         /*
1221          * Two extents mapped to the same physical block must not have
1222          * different states; that's filesystem corruption.  Move on to the next
1223          * extent if they're both holes or both the same physical extent.
1224          */
1225         if (dmap->br_startblock == smap.br_startblock) {
1226                 if (dmap->br_state != smap.br_state)
1227                         error = -EFSCORRUPTED;
1228                 goto out_cancel;
1229         }
1230
1231         /* If both extents are unwritten, leave them alone. */
1232         if (dmap->br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN &&
1233             smap.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN)
1234                 goto out_cancel;
1235
1236         /* No reflinking if the AG of the dest mapping is low on space. */
1237         if (dmap_written) {
1238                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1239                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, dmap->br_startblock));
1240                 if (error)
1241                         goto out_cancel;
1242         }
1243
1244         /*
1245          * Increase quota reservation if we think the quota block counter for
1246          * this file could increase.
1247          *
1248          * If we are mapping a written extent into the file, we need to have
1249          * enough quota block count reservation to handle the blocks in that
1250          * extent.  We log only the delta to the quota block counts, so if the
1251          * extent we're unmapping also has blocks allocated to it, we don't
1252          * need a quota reservation for the extent itself.
1253          *
1254          * Note that if we're replacing a delalloc reservation with a written
1255          * extent, we have to take the full quota reservation because removing
1256          * the delalloc reservation gives the block count back to the quota
1257          * count.  This is suboptimal, but the VFS flushed the dest range
1258          * before we started.  That should have removed all the delalloc
1259          * reservations, but we code defensively.
1260          *
1261          * xfs_trans_alloc_inode above already tried to grab an even larger
1262          * quota reservation, and kicked off a blockgc scan if it couldn't.
1263          * If we can't get a potentially smaller quota reservation now, we're
1264          * done.
1265          */
1266         if (!quota_reserved && !smap_real && dmap_written) {
1267                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1268                                 dmap->br_blockcount, 0, false);
1269                 if (error)
1270                         goto out_cancel;
1271         }
1272
1273         if (smap_real)
1274                 ++iext_delta;
1275
1276         if (dmap_written)
1277                 ++iext_delta;
1278
1279         error = xfs_iext_count_may_overflow(ip, XFS_DATA_FORK, iext_delta);
1280         if (error == -EFBIG)
1281                 error = xfs_iext_count_upgrade(tp, ip, iext_delta);
1282         if (error)
1283                 goto out_cancel;
1284
1285         if (smap_real) {
1286                 /*
1287                  * If the extent we're unmapping is backed by storage (written
1288                  * or not), unmap the extent and drop its refcount.
1289                  */
1290                 xfs_bmap_unmap_extent(tp, ip, &smap);
1291                 xfs_refcount_decrease_extent(tp, &smap);
1292                 qdelta -= smap.br_blockcount;
1293         } else if (smap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1294                 int             done;
1295
1296                 /*
1297                  * If the extent we're unmapping is a delalloc reservation,
1298                  * we can use the regular bunmapi function to release the
1299                  * incore state.  Dropping the delalloc reservation takes care
1300                  * of the quota reservation for us.
1301                  */
1302                 error = xfs_bunmapi(NULL, ip, smap.br_startoff,
1303                                 smap.br_blockcount, 0, 1, &done);
1304                 if (error)
1305                         goto out_cancel;
1306                 ASSERT(done);
1307         }
1308
1309         /*
1310          * If the extent we're sharing is backed by written storage, increase
1311          * its refcount and map it into the file.
1312          */
1313         if (dmap_written) {
1314                 xfs_refcount_increase_extent(tp, dmap);
1315                 xfs_bmap_map_extent(tp, ip, dmap);
1316                 qdelta += dmap->br_blockcount;
1317         }
1318
1319         xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT, qdelta);
1320
1321         /* Update dest isize if needed. */
1322         newlen = XFS_FSB_TO_B(mp, dmap->br_startoff + dmap->br_blockcount);
1323         newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1324         if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1325                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1326                 i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1327                 ip->i_disk_size = newlen;
1328                 xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1329         }
1330
1331         /* Commit everything and unlock. */
1332         error = xfs_trans_commit(tp);
1333         goto out_unlock;
1334
1335 out_cancel:
1336         xfs_trans_cancel(tp);
1337 out_unlock:
1338         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1339 out:
1340         if (error)
1341                 trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1342         return error;
1343 }
1344
1345 /* Remap a range of one file to the other. */
1346 int
1347 xfs_reflink_remap_blocks(
1348         struct xfs_inode        *src,
1349         loff_t                  pos_in,
1350         struct xfs_inode        *dest,
1351         loff_t                  pos_out,
1352         loff_t                  remap_len,
1353         loff_t                  *remapped)
1354 {
1355         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1356         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1357         xfs_fileoff_t           srcoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1358         xfs_fileoff_t           destoff = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1359         xfs_filblks_t           len;
1360         xfs_filblks_t           remapped_len = 0;
1361         xfs_off_t               new_isize = pos_out + remap_len;
1362         int                     nimaps;
1363         int                     error = 0;
1364
1365         len = min_t(xfs_filblks_t, XFS_B_TO_FSB(mp, remap_len),
1366                         XFS_MAX_FILEOFF);
1367
1368         trace_xfs_reflink_remap_blocks(src, srcoff, len, dest, destoff);
1369
1370         while (len > 0) {
1371                 unsigned int    lock_mode;
1372
1373                 /* Read extent from the source file */
1374                 nimaps = 1;
1375                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1376                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1377                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1378                 if (error)
1379                         break;
1380                 /*
1381                  * The caller supposedly flushed all dirty pages in the source
1382                  * file range, which means that writeback should have allocated
1383                  * or deleted all delalloc reservations in that range.  If we
1384                  * find one, that's a good sign that something is seriously
1385                  * wrong here.
1386                  */
1387                 ASSERT(nimaps == 1 && imap.br_startoff == srcoff);
1388                 if (imap.br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
1389                         ASSERT(imap.br_startblock != DELAYSTARTBLOCK);
1390                         error = -EFSCORRUPTED;
1391                         break;
1392                 }
1393
1394                 trace_xfs_reflink_remap_extent_src(src, &imap);
1395
1396                 /* Remap into the destination file at the given offset. */
1397                 imap.br_startoff = destoff;
1398                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, new_isize);
1399                 if (error)
1400                         break;
1401
1402                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1403                         error = -EINTR;
1404                         break;
1405                 }
1406
1407                 /* Advance drange/srange */
1408                 srcoff += imap.br_blockcount;
1409                 destoff += imap.br_blockcount;
1410                 len -= imap.br_blockcount;
1411                 remapped_len += imap.br_blockcount;
1412         }
1413
1414         if (error)
1415                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1416         *remapped = min_t(loff_t, remap_len,
1417                           XFS_FSB_TO_B(src->i_mount, remapped_len));
1418         return error;
1419 }
1420
1421 /*
1422  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1423  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1424  * and the destination file offset.
1425  */
1426 static int
1427 xfs_reflink_zero_posteof(
1428         struct xfs_inode        *ip,
1429         loff_t                  pos)
1430 {
1431         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1432
1433         if (pos <= isize)
1434                 return 0;
1435
1436         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1437         return xfs_zero_range(ip, isize, pos - isize, NULL);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1442  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1443  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1444  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1445  *
1446  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1447  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1448  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1449  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1450  *
1451  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1452  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1453  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1454  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1455  * file EOF in the destination file.
1456  *
1457  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1458  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1459  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1460  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1461  * tradeoff for simplicity on implementation.
1462  *
1463  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1464  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1465  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1466  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1467  * -EINVAL in this case.
1468  */
1469 int
1470 xfs_reflink_remap_prep(
1471         struct file             *file_in,
1472         loff_t                  pos_in,
1473         struct file             *file_out,
1474         loff_t                  pos_out,
1475         loff_t                  *len,
1476         unsigned int            remap_flags)
1477 {
1478         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1479         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1480         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1481         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1482         int                     ret;
1483
1484         /* Lock both files against IO */
1485         ret = xfs_ilock2_io_mmap(src, dest);
1486         if (ret)
1487                 return ret;
1488
1489         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1490         ret = -EINVAL;
1491         /* Don't reflink realtime inodes */
1492         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1493                 goto out_unlock;
1494
1495         /* Don't share DAX file data with non-DAX file. */
1496         if (IS_DAX(inode_in) != IS_DAX(inode_out))
1497                 goto out_unlock;
1498
1499         if (!IS_DAX(inode_in))
1500                 ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1501                                 pos_out, len, remap_flags);
1502         else
1503                 ret = dax_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out,
1504                                 pos_out, len, remap_flags, &xfs_read_iomap_ops);
1505         if (ret || *len == 0)
1506                 goto out_unlock;
1507
1508         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1509         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1510         if (ret)
1511                 goto out_unlock;
1512
1513         /*
1514          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1515          * file.
1516          */
1517         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1518         if (ret)
1519                 goto out_unlock;
1520
1521         /* Set flags and remap blocks. */
1522         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1523         if (ret)
1524                 goto out_unlock;
1525
1526         /*
1527          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1528          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1529          * from EOF to the end of the copy length.
1530          */
1531         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1532                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1533                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1534         } else {
1535                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1536         }
1537         if (ret)
1538                 goto out_unlock;
1539
1540         return 0;
1541 out_unlock:
1542         xfs_iunlock2_io_mmap(src, dest);
1543         return ret;
1544 }
1545
1546 /* Does this inode need the reflink flag? */
1547 int
1548 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1549         struct xfs_trans                *tp,
1550         struct xfs_inode                *ip,
1551         bool                            *has_shared)
1552 {
1553         struct xfs_bmbt_irec            got;
1554         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1555         struct xfs_ifork                *ifp;
1556         struct xfs_iext_cursor          icur;
1557         bool                            found;
1558         int                             error;
1559
1560         ifp = xfs_ifork_ptr(ip, XFS_DATA_FORK);
1561         error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1562         if (error)
1563                 return error;
1564
1565         *has_shared = false;
1566         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1567         while (found) {
1568                 struct xfs_perag        *pag;
1569                 xfs_agblock_t           agbno;
1570                 xfs_extlen_t            aglen;
1571                 xfs_agblock_t           rbno;
1572                 xfs_extlen_t            rlen;
1573
1574                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1575                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1576                         goto next;
1577
1578                 pag = xfs_perag_get(mp, XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock));
1579                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1580                 aglen = got.br_blockcount;
1581                 error = xfs_reflink_find_shared(pag, tp, agbno, aglen,
1582                                 &rbno, &rlen, false);
1583                 xfs_perag_put(pag);
1584                 if (error)
1585                         return error;
1586
1587                 /* Is there still a shared block here? */
1588                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1589                         *has_shared = true;
1590                         return 0;
1591                 }
1592 next:
1593                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1594         }
1595
1596         return 0;
1597 }
1598
1599 /*
1600  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1601  *
1602  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1603  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1604  */
1605 int
1606 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1607         struct xfs_inode        *ip,
1608         struct xfs_trans        **tpp)
1609 {
1610         bool                    needs_flag;
1611         int                     error = 0;
1612
1613         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1614
1615         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1616         if (error || needs_flag)
1617                 return error;
1618
1619         /*
1620          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1621          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1622          */
1623         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, XFS_MAX_FILEOFF,
1624                         true);
1625         if (error)
1626                 return error;
1627
1628         /* Clear the inode flag. */
1629         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1630         ip->i_diflags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1631         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1632         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1633
1634         return error;
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1639  * hasn't changed.
1640  */
1641 STATIC int
1642 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1643         struct xfs_inode        *ip)
1644 {
1645         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1646         struct xfs_trans        *tp;
1647         int                     error = 0;
1648
1649         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1650         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1651         if (error)
1652                 return error;
1653
1654         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1655         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1656
1657         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1658         if (error)
1659                 goto cancel;
1660
1661         error = xfs_trans_commit(tp);
1662         if (error)
1663                 goto out;
1664
1665         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1666         return 0;
1667 cancel:
1668         xfs_trans_cancel(tp);
1669 out:
1670         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1671         return error;
1672 }
1673
1674 /*
1675  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1676  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1677  */
1678 int
1679 xfs_reflink_unshare(
1680         struct xfs_inode        *ip,
1681         xfs_off_t               offset,
1682         xfs_off_t               len)
1683 {
1684         struct inode            *inode = VFS_I(ip);
1685         int                     error;
1686
1687         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1688                 return 0;
1689
1690         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1691
1692         inode_dio_wait(inode);
1693
1694         if (IS_DAX(inode))
1695                 error = dax_file_unshare(inode, offset, len,
1696                                 &xfs_dax_write_iomap_ops);
1697         else
1698                 error = iomap_file_unshare(inode, offset, len,
1699                                 &xfs_buffered_write_iomap_ops);
1700         if (error)
1701                 goto out;
1702
1703         error = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, offset,
1704                         offset + len - 1);
1705         if (error)
1706                 goto out;
1707
1708         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1709         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1710         if (error)
1711                 goto out;
1712         return 0;
1713
1714 out:
1715         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1716         return error;
1717 }