Btrfs: calc file extent num_bytes correctly in file clone
[linux-2.6.git] / fs / btrfs / inode-map.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public
6  * License v2 as published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
11  * General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public
14  * License along with this program; if not, write to the
15  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
16  * Boston, MA 021110-1307, USA.
17  */
18
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/kthread.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22
23 #include "ctree.h"
24 #include "disk-io.h"
25 #include "free-space-cache.h"
26 #include "inode-map.h"
27 #include "transaction.h"
28
29 static int caching_kthread(void *data)
30 {
31         struct btrfs_root *root = data;
32         struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
33         struct btrfs_free_space_ctl *ctl = root->free_ino_ctl;
34         struct btrfs_key key;
35         struct btrfs_path *path;
36         struct extent_buffer *leaf;
37         u64 last = (u64)-1;
38         int slot;
39         int ret;
40
41         if (!btrfs_test_opt(root, INODE_MAP_CACHE))
42                 return 0;
43
44         path = btrfs_alloc_path();
45         if (!path)
46                 return -ENOMEM;
47
48         /* Since the commit root is read-only, we can safely skip locking. */
49         path->skip_locking = 1;
50         path->search_commit_root = 1;
51         path->reada = 2;
52
53         key.objectid = BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID;
54         key.offset = 0;
55         key.type = BTRFS_INODE_ITEM_KEY;
56 again:
57         /* need to make sure the commit_root doesn't disappear */
58         mutex_lock(&root->fs_commit_mutex);
59
60         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
61         if (ret < 0)
62                 goto out;
63
64         while (1) {
65                 if (btrfs_fs_closing(fs_info))
66                         goto out;
67
68                 leaf = path->nodes[0];
69                 slot = path->slots[0];
70                 if (slot >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
71                         ret = btrfs_next_leaf(root, path);
72                         if (ret < 0)
73                                 goto out;
74                         else if (ret > 0)
75                                 break;
76
77                         if (need_resched() ||
78                             btrfs_transaction_in_commit(fs_info)) {
79                                 leaf = path->nodes[0];
80
81                                 if (btrfs_header_nritems(leaf) == 0) {
82                                         WARN_ON(1);
83                                         break;
84                                 }
85
86                                 /*
87                                  * Save the key so we can advances forward
88                                  * in the next search.
89                                  */
90                                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, 0);
91                                 btrfs_release_path(path);
92                                 root->cache_progress = last;
93                                 mutex_unlock(&root->fs_commit_mutex);
94                                 schedule_timeout(1);
95                                 goto again;
96                         } else
97                                 continue;
98                 }
99
100                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
101
102                 if (key.type != BTRFS_INODE_ITEM_KEY)
103                         goto next;
104
105                 if (key.objectid >= root->highest_objectid)
106                         break;
107
108                 if (last != (u64)-1 && last + 1 != key.objectid) {
109                         __btrfs_add_free_space(ctl, last + 1,
110                                                key.objectid - last - 1);
111                         wake_up(&root->cache_wait);
112                 }
113
114                 last = key.objectid;
115 next:
116                 path->slots[0]++;
117         }
118
119         if (last < root->highest_objectid - 1) {
120                 __btrfs_add_free_space(ctl, last + 1,
121                                        root->highest_objectid - last - 1);
122         }
123
124         spin_lock(&root->cache_lock);
125         root->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
126         spin_unlock(&root->cache_lock);
127
128         root->cache_progress = (u64)-1;
129         btrfs_unpin_free_ino(root);
130 out:
131         wake_up(&root->cache_wait);
132         mutex_unlock(&root->fs_commit_mutex);
133
134         btrfs_free_path(path);
135
136         return ret;
137 }
138
139 static void start_caching(struct btrfs_root *root)
140 {
141         struct btrfs_free_space_ctl *ctl = root->free_ino_ctl;
142         struct task_struct *tsk;
143         int ret;
144         u64 objectid;
145
146         if (!btrfs_test_opt(root, INODE_MAP_CACHE))
147                 return;
148
149         spin_lock(&root->cache_lock);
150         if (root->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
151                 spin_unlock(&root->cache_lock);
152                 return;
153         }
154
155         root->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
156         spin_unlock(&root->cache_lock);
157
158         ret = load_free_ino_cache(root->fs_info, root);
159         if (ret == 1) {
160                 spin_lock(&root->cache_lock);
161                 root->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
162                 spin_unlock(&root->cache_lock);
163                 return;
164         }
165
166         /*
167          * It can be quite time-consuming to fill the cache by searching
168          * through the extent tree, and this can keep ino allocation path
169          * waiting. Therefore at start we quickly find out the highest
170          * inode number and we know we can use inode numbers which fall in
171          * [highest_ino + 1, BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID].
172          */
173         ret = btrfs_find_free_objectid(root, &objectid);
174         if (!ret && objectid <= BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID) {
175                 __btrfs_add_free_space(ctl, objectid,
176                                        BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID - objectid + 1);
177         }
178
179         tsk = kthread_run(caching_kthread, root, "btrfs-ino-cache-%llu\n",
180                           root->root_key.objectid);
181         BUG_ON(IS_ERR(tsk));
182 }
183
184 int btrfs_find_free_ino(struct btrfs_root *root, u64 *objectid)
185 {
186         if (!btrfs_test_opt(root, INODE_MAP_CACHE))
187                 return btrfs_find_free_objectid(root, objectid);
188
189 again:
190         *objectid = btrfs_find_ino_for_alloc(root);
191
192         if (*objectid != 0)
193                 return 0;
194
195         start_caching(root);
196
197         wait_event(root->cache_wait,
198                    root->cached == BTRFS_CACHE_FINISHED ||
199                    root->free_ino_ctl->free_space > 0);
200
201         if (root->cached == BTRFS_CACHE_FINISHED &&
202             root->free_ino_ctl->free_space == 0)
203                 return -ENOSPC;
204         else
205                 goto again;
206 }
207
208 void btrfs_return_ino(struct btrfs_root *root, u64 objectid)
209 {
210         struct btrfs_free_space_ctl *ctl = root->free_ino_ctl;
211         struct btrfs_free_space_ctl *pinned = root->free_ino_pinned;
212
213         if (!btrfs_test_opt(root, INODE_MAP_CACHE))
214                 return;
215
216 again:
217         if (root->cached == BTRFS_CACHE_FINISHED) {
218                 __btrfs_add_free_space(ctl, objectid, 1);
219         } else {
220                 /*
221                  * If we are in the process of caching free ino chunks,
222                  * to avoid adding the same inode number to the free_ino
223                  * tree twice due to cross transaction, we'll leave it
224                  * in the pinned tree until a transaction is committed
225                  * or the caching work is done.
226                  */
227
228                 mutex_lock(&root->fs_commit_mutex);
229                 spin_lock(&root->cache_lock);
230                 if (root->cached == BTRFS_CACHE_FINISHED) {
231                         spin_unlock(&root->cache_lock);
232                         mutex_unlock(&root->fs_commit_mutex);
233                         goto again;
234                 }
235                 spin_unlock(&root->cache_lock);
236
237                 start_caching(root);
238
239                 if (objectid <= root->cache_progress ||
240                     objectid > root->highest_objectid)
241                         __btrfs_add_free_space(ctl, objectid, 1);
242                 else
243                         __btrfs_add_free_space(pinned, objectid, 1);
244
245                 mutex_unlock(&root->fs_commit_mutex);
246         }
247 }
248
249 /*
250  * When a transaction is committed, we'll move those inode numbers which
251  * are smaller than root->cache_progress from pinned tree to free_ino tree,
252  * and others will just be dropped, because the commit root we were
253  * searching has changed.
254  *
255  * Must be called with root->fs_commit_mutex held
256  */
257 void btrfs_unpin_free_ino(struct btrfs_root *root)
258 {
259         struct btrfs_free_space_ctl *ctl = root->free_ino_ctl;
260         struct rb_root *rbroot = &root->free_ino_pinned->free_space_offset;
261         struct btrfs_free_space *info;
262         struct rb_node *n;
263         u64 count;
264
265         if (!btrfs_test_opt(root, INODE_MAP_CACHE))
266                 return;
267
268         while (1) {
269                 n = rb_first(rbroot);
270                 if (!n)
271                         break;
272
273                 info = rb_entry(n, struct btrfs_free_space, offset_index);
274                 BUG_ON(info->bitmap);
275
276                 if (info->offset > root->cache_progress)
277                         goto free;
278                 else if (info->offset + info->bytes > root->cache_progress)
279                         count = root->cache_progress - info->offset + 1;
280                 else
281                         count = info->bytes;
282
283                 __btrfs_add_free_space(ctl, info->offset, count);
284 free:
285                 rb_erase(&info->offset_index, rbroot);
286                 kfree(info);
287         }
288 }
289
290 #define INIT_THRESHOLD  (((1024 * 32) / 2) / sizeof(struct btrfs_free_space))
291 #define INODES_PER_BITMAP (PAGE_CACHE_SIZE * 8)
292
293 /*
294  * The goal is to keep the memory used by the free_ino tree won't
295  * exceed the memory if we use bitmaps only.
296  */
297 static void recalculate_thresholds(struct btrfs_free_space_ctl *ctl)
298 {
299         struct btrfs_free_space *info;
300         struct rb_node *n;
301         int max_ino;
302         int max_bitmaps;
303
304         n = rb_last(&ctl->free_space_offset);
305         if (!n) {
306                 ctl->extents_thresh = INIT_THRESHOLD;
307                 return;
308         }
309         info = rb_entry(n, struct btrfs_free_space, offset_index);
310
311         /*
312          * Find the maximum inode number in the filesystem. Note we
313          * ignore the fact that this can be a bitmap, because we are
314          * not doing precise calculation.
315          */
316         max_ino = info->bytes - 1;
317
318         max_bitmaps = ALIGN(max_ino, INODES_PER_BITMAP) / INODES_PER_BITMAP;
319         if (max_bitmaps <= ctl->total_bitmaps) {
320                 ctl->extents_thresh = 0;
321                 return;
322         }
323
324         ctl->extents_thresh = (max_bitmaps - ctl->total_bitmaps) *
325                                 PAGE_CACHE_SIZE / sizeof(*info);
326 }
327
328 /*
329  * We don't fall back to bitmap, if we are below the extents threshold
330  * or this chunk of inode numbers is a big one.
331  */
332 static bool use_bitmap(struct btrfs_free_space_ctl *ctl,
333                        struct btrfs_free_space *info)
334 {
335         if (ctl->free_extents < ctl->extents_thresh ||
336             info->bytes > INODES_PER_BITMAP / 10)
337                 return false;
338
339         return true;
340 }
341
342 static struct btrfs_free_space_op free_ino_op = {
343         .recalc_thresholds      = recalculate_thresholds,
344         .use_bitmap             = use_bitmap,
345 };
346
347 static void pinned_recalc_thresholds(struct btrfs_free_space_ctl *ctl)
348 {
349 }
350
351 static bool pinned_use_bitmap(struct btrfs_free_space_ctl *ctl,
352                               struct btrfs_free_space *info)
353 {
354         /*
355          * We always use extents for two reasons:
356          *
357          * - The pinned tree is only used during the process of caching
358          *   work.
359          * - Make code simpler. See btrfs_unpin_free_ino().
360          */
361         return false;
362 }
363
364 static struct btrfs_free_space_op pinned_free_ino_op = {
365         .recalc_thresholds      = pinned_recalc_thresholds,
366         .use_bitmap             = pinned_use_bitmap,
367 };
368
369 void btrfs_init_free_ino_ctl(struct btrfs_root *root)
370 {
371         struct btrfs_free_space_ctl *ctl = root->free_ino_ctl;
372         struct btrfs_free_space_ctl *pinned = root->free_ino_pinned;
373
374         spin_lock_init(&ctl->tree_lock);
375         ctl->unit = 1;
376         ctl->start = 0;
377         ctl->private = NULL;
378         ctl->op = &free_ino_op;
379
380         /*
381          * Initially we allow to use 16K of ram to cache chunks of
382          * inode numbers before we resort to bitmaps. This is somewhat
383          * arbitrary, but it will be adjusted in runtime.
384          */
385         ctl->extents_thresh = INIT_THRESHOLD;
386
387         spin_lock_init(&pinned->tree_lock);
388         pinned->unit = 1;
389         pinned->start = 0;
390         pinned->private = NULL;
391         pinned->extents_thresh = 0;
392         pinned->op = &pinned_free_ino_op;
393 }
394
395 int btrfs_save_ino_cache(struct btrfs_root *root,
396                          struct btrfs_trans_handle *trans)
397 {
398         struct btrfs_free_space_ctl *ctl = root->free_ino_ctl;
399         struct btrfs_path *path;
400         struct inode *inode;
401         u64 alloc_hint = 0;
402         int ret;
403         int prealloc;
404         bool retry = false;
405
406         /* only fs tree and subvol/snap needs ino cache */
407         if (root->root_key.objectid != BTRFS_FS_TREE_OBJECTID &&
408             (root->root_key.objectid < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID ||
409              root->root_key.objectid > BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID))
410                 return 0;
411
412         /* Don't save inode cache if we are deleting this root */
413         if (btrfs_root_refs(&root->root_item) == 0 &&
414             root != root->fs_info->tree_root)
415                 return 0;
416
417         if (!btrfs_test_opt(root, INODE_MAP_CACHE))
418                 return 0;
419
420         path = btrfs_alloc_path();
421         if (!path)
422                 return -ENOMEM;
423
424 again:
425         inode = lookup_free_ino_inode(root, path);
426         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
427                 ret = PTR_ERR(inode);
428                 goto out;
429         }
430
431         if (IS_ERR(inode)) {
432                 BUG_ON(retry);
433                 retry = true;
434
435                 ret = create_free_ino_inode(root, trans, path);
436                 if (ret)
437                         goto out;
438                 goto again;
439         }
440
441         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
442         ret = btrfs_update_inode(trans, root, inode);
443         WARN_ON(ret);
444
445         if (i_size_read(inode) > 0) {
446                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(root, trans, path, inode);
447                 if (ret)
448                         goto out_put;
449         }
450
451         spin_lock(&root->cache_lock);
452         if (root->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED) {
453                 ret = -1;
454                 spin_unlock(&root->cache_lock);
455                 goto out_put;
456         }
457         spin_unlock(&root->cache_lock);
458
459         spin_lock(&ctl->tree_lock);
460         prealloc = sizeof(struct btrfs_free_space) * ctl->free_extents;
461         prealloc = ALIGN(prealloc, PAGE_CACHE_SIZE);
462         prealloc += ctl->total_bitmaps * PAGE_CACHE_SIZE;
463         spin_unlock(&ctl->tree_lock);
464
465         /* Just to make sure we have enough space */
466         prealloc += 8 * PAGE_CACHE_SIZE;
467
468         ret = btrfs_check_data_free_space(inode, prealloc);
469         if (ret)
470                 goto out_put;
471
472         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, prealloc,
473                                               prealloc, prealloc, &alloc_hint);
474         if (ret)
475                 goto out_put;
476         btrfs_free_reserved_data_space(inode, prealloc);
477
478 out_put:
479         iput(inode);
480 out:
481         if (ret == 0)
482                 ret = btrfs_write_out_ino_cache(root, trans, path);
483
484         btrfs_free_path(path);
485         return ret;
486 }
487
488 static int btrfs_find_highest_objectid(struct btrfs_root *root, u64 *objectid)
489 {
490         struct btrfs_path *path;
491         int ret;
492         struct extent_buffer *l;
493         struct btrfs_key search_key;
494         struct btrfs_key found_key;
495         int slot;
496
497         path = btrfs_alloc_path();
498         if (!path)
499                 return -ENOMEM;
500
501         search_key.objectid = BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID;
502         search_key.type = -1;
503         search_key.offset = (u64)-1;
504         ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &search_key, path, 0, 0);
505         if (ret < 0)
506                 goto error;
507         BUG_ON(ret == 0);
508         if (path->slots[0] > 0) {
509                 slot = path->slots[0] - 1;
510                 l = path->nodes[0];
511                 btrfs_item_key_to_cpu(l, &found_key, slot);
512                 *objectid = max_t(u64, found_key.objectid,
513                                   BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID - 1);
514         } else {
515                 *objectid = BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID - 1;
516         }
517         ret = 0;
518 error:
519         btrfs_free_path(path);
520         return ret;
521 }
522
523 int btrfs_find_free_objectid(struct btrfs_root *root, u64 *objectid)
524 {
525         int ret;
526         mutex_lock(&root->objectid_mutex);
527
528         if (unlikely(root->highest_objectid < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID)) {
529                 ret = btrfs_find_highest_objectid(root,
530                                                   &root->highest_objectid);
531                 if (ret)
532                         goto out;
533         }
534
535         if (unlikely(root->highest_objectid >= BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID)) {
536                 ret = -ENOSPC;
537                 goto out;
538         }
539
540         *objectid = ++root->highest_objectid;
541         ret = 0;
542 out:
543         mutex_unlock(&root->objectid_mutex);
544         return ret;
545 }