fs/xfs/xfs_iomap.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000-2006 Silicon Graphics, Inc.
   3  * Copyright (c) 2016 Christoph Hellwig.
   4  * All Rights Reserved.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it would be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write the Free Software Foundation,
  17  * Inc.,  51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  18  */
  19 #include <linux/iomap.h>
  20 #include "xfs.h"
  21 #include "xfs_fs.h"
  22 #include "xfs_shared.h"
  23 #include "xfs_format.h"
  24 #include "xfs_log_format.h"
  25 #include "xfs_trans_resv.h"
  26 #include "xfs_mount.h"
  27 #include "xfs_defer.h"
  28 #include "xfs_inode.h"
  29 #include "xfs_btree.h"
  30 #include "xfs_bmap_btree.h"
  31 #include "xfs_bmap.h"
  32 #include "xfs_bmap_util.h"
  33 #include "xfs_error.h"
  34 #include "xfs_trans.h"
  35 #include "xfs_trans_space.h"
  36 #include "xfs_iomap.h"
  37 #include "xfs_trace.h"
  38 #include "xfs_icache.h"
  39 #include "xfs_quota.h"
  40 #include "xfs_dquot_item.h"
  41 #include "xfs_dquot.h"
  42 #include "xfs_reflink.h"
  43
  44
  45 #define XFS_WRITEIO_ALIGN(mp,off)       (((off) >> mp->m_writeio_log) \
  46                                                 << mp->m_writeio_log)
  47
  48 void
  49 xfs_bmbt_to_iomap(
  50         struct xfs_inode        *ip,
  51         struct iomap            *iomap,
  52         struct xfs_bmbt_irec    *imap)
  53 {
  54         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  55
  56         if (imap->br_startblock == HOLESTARTBLOCK) {
  57                 iomap->blkno = IOMAP_NULL_BLOCK;
  58                 iomap->type = IOMAP_HOLE;
  59         } else if (imap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK) {
  60                 iomap->blkno = IOMAP_NULL_BLOCK;
  61                 iomap->type = IOMAP_DELALLOC;
  62         } else {
  63                 iomap->blkno = xfs_fsb_to_db(ip, imap->br_startblock);
  64                 if (imap->br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN)
  65                         iomap->type = IOMAP_UNWRITTEN;
  66                 else
  67                         iomap->type = IOMAP_MAPPED;
  68         }
  69         iomap->offset = XFS_FSB_TO_B(mp, imap->br_startoff);
  70         iomap->length = XFS_FSB_TO_B(mp, imap->br_blockcount);
  71         iomap->bdev = xfs_find_bdev_for_inode(VFS_I(ip));
  72 }
  73
  74 xfs_extlen_t
  75 xfs_eof_alignment(
  76         struct xfs_inode        *ip,
  77         xfs_extlen_t            extsize)
  78 {
  79         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  80         xfs_extlen_t            align = 0;
  81
  82         if (!XFS_IS_REALTIME_INODE(ip)) {
  83                 /*
  84                  * Round up the allocation request to a stripe unit
  85                  * (m_dalign) boundary if the file size is >= stripe unit
  86                  * size, and we are allocating past the allocation eof.
  87                  *
  88                  * If mounted with the "-o swalloc" option the alignment is
  89                  * increased from the strip unit size to the stripe width.
  90                  */
  91                 if (mp->m_swidth && (mp->m_flags & XFS_MOUNT_SWALLOC))
  92                         align = mp->m_swidth;
  93                 else if (mp->m_dalign)
  94                         align = mp->m_dalign;
  95
  96                 if (align && XFS_ISIZE(ip) < XFS_FSB_TO_B(mp, align))
  97                         align = 0;
  98         }
  99
 100         /*
 101          * Always round up the allocation request to an extent boundary
 102          * (when file on a real-time subvolume or has di_extsize hint).
 103          */
 104         if (extsize) {
 105                 if (align)
 106                         align = roundup_64(align, extsize);
 107                 else
 108                         align = extsize;
 109         }
 110
 111         return align;
 112 }
 113
 114 STATIC int
 115 xfs_iomap_eof_align_last_fsb(
 116         struct xfs_inode        *ip,
 117         xfs_extlen_t            extsize,
 118         xfs_fileoff_t           *last_fsb)
 119 {
 120         xfs_extlen_t            align = xfs_eof_alignment(ip, extsize);
 121
 122         if (align) {
 123                 xfs_fileoff_t   new_last_fsb = roundup_64(*last_fsb, align);
 124                 int             eof, error;
 125
 126                 error = xfs_bmap_eof(ip, new_last_fsb, XFS_DATA_FORK, &eof);
 127                 if (error)
 128                         return error;
 129                 if (eof)
 130                         *last_fsb = new_last_fsb;
 131         }
 132         return 0;
 133 }
 134
 135 STATIC int
 136 xfs_alert_fsblock_zero(
 137         xfs_inode_t     *ip,
 138         xfs_bmbt_irec_t *imap)
 139 {
 140         xfs_alert_tag(ip->i_mount, XFS_PTAG_FSBLOCK_ZERO,
 141                         "Access to block zero in inode %llu "
 142                         "start_block: %llx start_off: %llx "
 143                         "blkcnt: %llx extent-state: %x",
 144                 (unsigned long long)ip->i_ino,
 145                 (unsigned long long)imap->br_startblock,
 146                 (unsigned long long)imap->br_startoff,
 147                 (unsigned long long)imap->br_blockcount,
 148                 imap->br_state);
 149         return -EFSCORRUPTED;
 150 }
 151
 152 int
 153 xfs_iomap_write_direct(
 154         xfs_inode_t     *ip,
 155         xfs_off_t       offset,
 156         size_t          count,
 157         xfs_bmbt_irec_t *imap,
 158         int             nmaps)
 159 {
 160         xfs_mount_t     *mp = ip->i_mount;
 161         xfs_fileoff_t   offset_fsb;
 162         xfs_fileoff_t   last_fsb;
 163         xfs_filblks_t   count_fsb, resaligned;
 164         xfs_fsblock_t   firstfsb;
 165         xfs_extlen_t    extsz;
 166         int             nimaps;
 167         int             quota_flag;
 168         int             rt;
 169         xfs_trans_t     *tp;
 170         struct xfs_defer_ops dfops;
 171         uint            qblocks, resblks, resrtextents;
 172         int             error;
 173         int             lockmode;
 174         int             bmapi_flags = XFS_BMAPI_PREALLOC;
 175         uint            tflags = 0;
 176
 177         rt = XFS_IS_REALTIME_INODE(ip);
 178         extsz = xfs_get_extsz_hint(ip);
 179         lockmode = XFS_ILOCK_SHARED;    /* locked by caller */
 180
 181         ASSERT(xfs_isilocked(ip, lockmode));
 182
 183         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 184         last_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, ((xfs_ufsize_t)(offset + count)));
 185         if ((offset + count) > XFS_ISIZE(ip)) {
 186                 /*
 187                  * Assert that the in-core extent list is present since this can
 188                  * call xfs_iread_extents() and we only have the ilock shared.
 189                  * This should be safe because the lock was held around a bmapi
 190                  * call in the caller and we only need it to access the in-core
 191                  * list.
 192                  */
 193                 ASSERT(XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK)->if_flags &
 194                                                                 XFS_IFEXTENTS);
 195                 error = xfs_iomap_eof_align_last_fsb(ip, extsz, &last_fsb);
 196                 if (error)
 197                         goto out_unlock;
 198         } else {
 199                 if (nmaps && (imap->br_startblock == HOLESTARTBLOCK))
 200                         last_fsb = MIN(last_fsb, (xfs_fileoff_t)
 201                                         imap->br_blockcount +
 202                                         imap->br_startoff);
 203         }
 204         count_fsb = last_fsb - offset_fsb;
 205         ASSERT(count_fsb > 0);
 206         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(offset_fsb, count_fsb, extsz);
 207
 208         if (unlikely(rt)) {
 209                 resrtextents = qblocks = resaligned;
 210                 resrtextents /= mp->m_sb.sb_rextsize;
 211                 resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, 0);
 212                 quota_flag = XFS_QMOPT_RES_RTBLKS;
 213         } else {
 214                 resrtextents = 0;
 215                 resblks = qblocks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
 216                 quota_flag = XFS_QMOPT_RES_REGBLKS;
 217         }
 218
 219         /*
 220          * Drop the shared lock acquired by the caller, attach the dquot if
 221          * necessary and move on to transaction setup.
 222          */
 223         xfs_iunlock(ip, lockmode);
 224         error = xfs_qm_dqattach(ip, 0);
 225         if (error)
 226                 return error;
 227
 228         /*
 229          * For DAX, we do not allocate unwritten extents, but instead we zero
 230          * the block before we commit the transaction.  Ideally we'd like to do
 231          * this outside the transaction context, but if we commit and then crash
 232          * we may not have zeroed the blocks and this will be exposed on
 233          * recovery of the allocation. Hence we must zero before commit.
 234          *
 235          * Further, if we are mapping unwritten extents here, we need to zero
 236          * and convert them to written so that we don't need an unwritten extent
 237          * callback for DAX. This also means that we need to be able to dip into
 238          * the reserve block pool for bmbt block allocation if there is no space
 239          * left but we need to do unwritten extent conversion.
 240          */
 241         if (IS_DAX(VFS_I(ip))) {
 242                 bmapi_flags = XFS_BMAPI_CONVERT | XFS_BMAPI_ZERO;
 243                 if (ISUNWRITTEN(imap)) {
 244                         tflags |= XFS_TRANS_RESERVE;
 245                         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, 0) << 1;
 246                 }
 247         }
 248         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, resrtextents,
 249                         tflags, &tp);
 250         if (error)
 251                 return error;
 252
 253         lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
 254         xfs_ilock(ip, lockmode);
 255
 256         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip, qblocks, 0, quota_flag);
 257         if (error)
 258                 goto out_trans_cancel;
 259
 260         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 261
 262         /*
 263          * From this point onwards we overwrite the imap pointer that the
 264          * caller gave to us.
 265          */
 266         xfs_defer_init(&dfops, &firstfsb);
 267         nimaps = 1;
 268         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, offset_fsb, count_fsb,
 269                                 bmapi_flags, &firstfsb, resblks, imap,
 270                                 &nimaps, &dfops);
 271         if (error)
 272                 goto out_bmap_cancel;
 273
 274         /*
 275          * Complete the transaction
 276          */
 277         error = xfs_defer_finish(&tp, &dfops, NULL);
 278         if (error)
 279                 goto out_bmap_cancel;
 280
 281         error = xfs_trans_commit(tp);
 282         if (error)
 283                 goto out_unlock;
 284
 285         /*
 286          * Copy any maps to caller's array and return any error.
 287          */
 288         if (nimaps == 0) {
 289                 error = -ENOSPC;
 290                 goto out_unlock;
 291         }
 292
 293         if (!(imap->br_startblock || XFS_IS_REALTIME_INODE(ip)))
 294                 error = xfs_alert_fsblock_zero(ip, imap);
 295
 296 out_unlock:
 297         xfs_iunlock(ip, lockmode);
 298         return error;
 299
 300 out_bmap_cancel:
 301         xfs_defer_cancel(&dfops);
 302         xfs_trans_unreserve_quota_nblks(tp, ip, (long)qblocks, 0, quota_flag);
 303 out_trans_cancel:
 304         xfs_trans_cancel(tp);
 305         goto out_unlock;
 306 }
 307
 308 STATIC bool
 309 xfs_quota_need_throttle(
 310         struct xfs_inode *ip,
 311         int type,
 312         xfs_fsblock_t alloc_blocks)
 313 {
 314         struct xfs_dquot *dq = xfs_inode_dquot(ip, type);
 315
 316         if (!dq || !xfs_this_quota_on(ip->i_mount, type))
 317                 return false;
 318
 319         /* no hi watermark, no throttle */
 320         if (!dq->q_prealloc_hi_wmark)
 321                 return false;
 322
 323         /* under the lo watermark, no throttle */
 324         if (dq->q_res_bcount + alloc_blocks < dq->q_prealloc_lo_wmark)
 325                 return false;
 326
 327         return true;
 328 }
 329
 330 STATIC void
 331 xfs_quota_calc_throttle(
 332         struct xfs_inode *ip,
 333         int type,
 334         xfs_fsblock_t *qblocks,
 335         int *qshift,
 336         int64_t *qfreesp)
 337 {
 338         int64_t freesp;
 339         int shift = 0;
 340         struct xfs_dquot *dq = xfs_inode_dquot(ip, type);
 341
 342         /* no dq, or over hi wmark, squash the prealloc completely */
 343         if (!dq || dq->q_res_bcount >= dq->q_prealloc_hi_wmark) {
 344                 *qblocks = 0;
 345                 *qfreesp = 0;
 346                 return;
 347         }
 348
 349         freesp = dq->q_prealloc_hi_wmark - dq->q_res_bcount;
 350         if (freesp < dq->q_low_space[XFS_QLOWSP_5_PCNT]) {
 351                 shift = 2;
 352                 if (freesp < dq->q_low_space[XFS_QLOWSP_3_PCNT])
 353                         shift += 2;
 354                 if (freesp < dq->q_low_space[XFS_QLOWSP_1_PCNT])
 355                         shift += 2;
 356         }
 357
 358         if (freesp < *qfreesp)
 359                 *qfreesp = freesp;
 360
 361         /* only overwrite the throttle values if we are more aggressive */
 362         if ((freesp >> shift) < (*qblocks >> *qshift)) {
 363                 *qblocks = freesp;
 364                 *qshift = shift;
 365         }
 366 }
 367
 368 /*
 369  * If we are doing a write at the end of the file and there are no allocations
 370  * past this one, then extend the allocation out to the file system's write
 371  * iosize.
 372  *
 373  * If we don't have a user specified preallocation size, dynamically increase
 374  * the preallocation size as the size of the file grows.  Cap the maximum size
 375  * at a single extent or less if the filesystem is near full. The closer the
 376  * filesystem is to full, the smaller the maximum prealocation.
 377  *
 378  * As an exception we don't do any preallocation at all if the file is smaller
 379  * than the minimum preallocation and we are using the default dynamic
 380  * preallocation scheme, as it is likely this is the only write to the file that
 381  * is going to be done.
 382  *
 383  * We clean up any extra space left over when the file is closed in
 384  * xfs_inactive().
 385  */
 386 STATIC xfs_fsblock_t
 387 xfs_iomap_prealloc_size(
 388         struct xfs_inode        *ip,
 389         loff_t                  offset,
 390         loff_t                  count,
 391         xfs_extnum_t            idx)
 392 {
 393         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 394         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
 395         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 396         struct xfs_bmbt_irec    prev;
 397         int                     shift = 0;
 398         int64_t                 freesp;
 399         xfs_fsblock_t           qblocks;
 400         int                     qshift = 0;
 401         xfs_fsblock_t           alloc_blocks = 0;
 402
 403         if (offset + count <= XFS_ISIZE(ip))
 404                 return 0;
 405
 406         if (!(mp->m_flags & XFS_MOUNT_DFLT_IOSIZE) &&
 407             (XFS_ISIZE(ip) < XFS_FSB_TO_B(mp, mp->m_writeio_blocks)))
 408                 return 0;
 409
 410         /*
 411          * If an explicit allocsize is set, the file is small, or we
 412          * are writing behind a hole, then use the minimum prealloc:
 413          */
 414         if ((mp->m_flags & XFS_MOUNT_DFLT_IOSIZE) ||
 415             XFS_ISIZE(ip) < XFS_FSB_TO_B(mp, mp->m_dalign) ||
 416             !xfs_iext_get_extent(ifp, idx - 1, &prev) ||
 417             prev.br_startoff + prev.br_blockcount < offset_fsb)
 418                 return mp->m_writeio_blocks;
 419
 420         /*
 421          * Determine the initial size of the preallocation. We are beyond the
 422          * current EOF here, but we need to take into account whether this is
 423          * a sparse write or an extending write when determining the
 424          * preallocation size.  Hence we need to look up the extent that ends
 425          * at the current write offset and use the result to determine the
 426          * preallocation size.
 427          *
 428          * If the extent is a hole, then preallocation is essentially disabled.
 429          * Otherwise we take the size of the preceding data extent as the basis
 430          * for the preallocation size. If the size of the extent is greater than
 431          * half the maximum extent length, then use the current offset as the
 432          * basis. This ensures that for large files the preallocation size
 433          * always extends to MAXEXTLEN rather than falling short due to things
 434          * like stripe unit/width alignment of real extents.
 435          */
 436         if (prev.br_blockcount <= (MAXEXTLEN >> 1))
 437                 alloc_blocks = prev.br_blockcount << 1;
 438         else
 439                 alloc_blocks = XFS_B_TO_FSB(mp, offset);
 440         if (!alloc_blocks)
 441                 goto check_writeio;
 442         qblocks = alloc_blocks;
 443
 444         /*
 445          * MAXEXTLEN is not a power of two value but we round the prealloc down
 446          * to the nearest power of two value after throttling. To prevent the
 447          * round down from unconditionally reducing the maximum supported prealloc
 448          * size, we round up first, apply appropriate throttling, round down and
 449          * cap the value to MAXEXTLEN.
 450          */
 451         alloc_blocks = XFS_FILEOFF_MIN(roundup_pow_of_two(MAXEXTLEN),
 452                                        alloc_blocks);
 453
 454         freesp = percpu_counter_read_positive(&mp->m_fdblocks);
 455         if (freesp < mp->m_low_space[XFS_LOWSP_5_PCNT]) {
 456                 shift = 2;
 457                 if (freesp < mp->m_low_space[XFS_LOWSP_4_PCNT])
 458                         shift++;
 459                 if (freesp < mp->m_low_space[XFS_LOWSP_3_PCNT])
 460                         shift++;
 461                 if (freesp < mp->m_low_space[XFS_LOWSP_2_PCNT])
 462                         shift++;
 463                 if (freesp < mp->m_low_space[XFS_LOWSP_1_PCNT])
 464                         shift++;
 465         }
 466
 467         /*
 468          * Check each quota to cap the prealloc size, provide a shift value to
 469          * throttle with and adjust amount of available space.
 470          */
 471         if (xfs_quota_need_throttle(ip, XFS_DQ_USER, alloc_blocks))
 472                 xfs_quota_calc_throttle(ip, XFS_DQ_USER, &qblocks, &qshift,
 473                                         &freesp);
 474         if (xfs_quota_need_throttle(ip, XFS_DQ_GROUP, alloc_blocks))
 475                 xfs_quota_calc_throttle(ip, XFS_DQ_GROUP, &qblocks, &qshift,
 476                                         &freesp);
 477         if (xfs_quota_need_throttle(ip, XFS_DQ_PROJ, alloc_blocks))
 478                 xfs_quota_calc_throttle(ip, XFS_DQ_PROJ, &qblocks, &qshift,
 479                                         &freesp);
 480
 481         /*
 482          * The final prealloc size is set to the minimum of free space available
 483          * in each of the quotas and the overall filesystem.
 484          *
 485          * The shift throttle value is set to the maximum value as determined by
 486          * the global low free space values and per-quota low free space values.
 487          */
 488         alloc_blocks = MIN(alloc_blocks, qblocks);
 489         shift = MAX(shift, qshift);
 490
 491         if (shift)
 492                 alloc_blocks >>= shift;
 493         /*
 494          * rounddown_pow_of_two() returns an undefined result if we pass in
 495          * alloc_blocks = 0.
 496          */
 497         if (alloc_blocks)
 498                 alloc_blocks = rounddown_pow_of_two(alloc_blocks);
 499         if (alloc_blocks > MAXEXTLEN)
 500                 alloc_blocks = MAXEXTLEN;
 501
 502         /*
 503          * If we are still trying to allocate more space than is
 504          * available, squash the prealloc hard. This can happen if we
 505          * have a large file on a small filesystem and the above
 506          * lowspace thresholds are smaller than MAXEXTLEN.
 507          */
 508         while (alloc_blocks && alloc_blocks >= freesp)
 509                 alloc_blocks >>= 4;
 510 check_writeio:
 511         if (alloc_blocks < mp->m_writeio_blocks)
 512                 alloc_blocks = mp->m_writeio_blocks;
 513         trace_xfs_iomap_prealloc_size(ip, alloc_blocks, shift,
 514                                       mp->m_writeio_blocks);
 515         return alloc_blocks;
 516 }
 517
 518 static int
 519 xfs_file_iomap_begin_delay(
 520         struct inode            *inode,
 521         loff_t                  offset,
 522         loff_t                  count,
 523         unsigned                flags,
 524         struct iomap            *iomap)
 525 {
 526         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 527         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 528         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
 529         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 530         xfs_fileoff_t           maxbytes_fsb =
 531                 XFS_B_TO_FSB(mp, mp->m_super->s_maxbytes);
 532         xfs_fileoff_t           end_fsb;
 533         int                     error = 0, eof = 0;
 534         struct xfs_bmbt_irec    got;
 535         xfs_extnum_t            idx;
 536         xfs_fsblock_t           prealloc_blocks = 0;
 537
 538         ASSERT(!XFS_IS_REALTIME_INODE(ip));
 539         ASSERT(!xfs_get_extsz_hint(ip));
 540
 541         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 542
 543         if (unlikely(XFS_TEST_ERROR(
 544             (XFS_IFORK_FORMAT(ip, XFS_DATA_FORK) != XFS_DINODE_FMT_EXTENTS &&
 545              XFS_IFORK_FORMAT(ip, XFS_DATA_FORK) != XFS_DINODE_FMT_BTREE),
 546              mp, XFS_ERRTAG_BMAPIFORMAT, XFS_RANDOM_BMAPIFORMAT))) {
 547                 XFS_ERROR_REPORT(__func__, XFS_ERRLEVEL_LOW, mp);
 548                 error = -EFSCORRUPTED;
 549                 goto out_unlock;
 550         }
 551
 552         XFS_STATS_INC(mp, xs_blk_mapw);
 553
 554         if (!(ifp->if_flags & XFS_IFEXTENTS)) {
 555                 error = xfs_iread_extents(NULL, ip, XFS_DATA_FORK);
 556                 if (error)
 557                         goto out_unlock;
 558         }
 559
 560         eof = !xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, offset_fsb, &idx, &got);
 561         if (!eof && got.br_startoff <= offset_fsb) {
 562                 if (xfs_is_reflink_inode(ip)) {
 563                         bool            shared;
 564
 565                         end_fsb = min(XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count),
 566                                         maxbytes_fsb);
 567                         xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
 568                         error = xfs_reflink_reserve_cow(ip, &got, &shared);
 569                         if (error)
 570                                 goto out_unlock;
 571                 }
 572
 573                 trace_xfs_iomap_found(ip, offset, count, 0, &got);
 574                 goto done;
 575         }
 576
 577         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, 0);
 578         if (error)
 579                 goto out_unlock;
 580
 581         /*
 582          * We cap the maximum length we map here to MAX_WRITEBACK_PAGES pages
 583          * to keep the chunks of work done where somewhat symmetric with the
 584          * work writeback does. This is a completely arbitrary number pulled
 585          * out of thin air as a best guess for initial testing.
 586          *
 587          * Note that the values needs to be less than 32-bits wide until
 588          * the lower level functions are updated.
 589          */
 590         count = min_t(loff_t, count, 1024 * PAGE_SIZE);
 591         end_fsb = min(XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count), maxbytes_fsb);
 592
 593         if (eof) {
 594                 prealloc_blocks = xfs_iomap_prealloc_size(ip, offset, count, idx);
 595                 if (prealloc_blocks) {
 596                         xfs_extlen_t    align;
 597                         xfs_off_t       end_offset;
 598                         xfs_fileoff_t   p_end_fsb;
 599
 600                         end_offset = XFS_WRITEIO_ALIGN(mp, offset + count - 1);
 601                         p_end_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, end_offset) +
 602                                         prealloc_blocks;
 603
 604                         align = xfs_eof_alignment(ip, 0);
 605                         if (align)
 606                                 p_end_fsb = roundup_64(p_end_fsb, align);
 607
 608                         p_end_fsb = min(p_end_fsb, maxbytes_fsb);
 609                         ASSERT(p_end_fsb > offset_fsb);
 610                         prealloc_blocks = p_end_fsb - end_fsb;
 611                 }
 612         }
 613
 614 retry:
 615         error = xfs_bmapi_reserve_delalloc(ip, XFS_DATA_FORK, offset_fsb,
 616                         end_fsb - offset_fsb, prealloc_blocks, &got, &idx, eof);
 617         switch (error) {
 618         case 0:
 619                 break;
 620         case -ENOSPC:
 621         case -EDQUOT:
 622                 /* retry without any preallocation */
 623                 trace_xfs_delalloc_enospc(ip, offset, count);
 624                 if (prealloc_blocks) {
 625                         prealloc_blocks = 0;
 626                         goto retry;
 627                 }
 628                 /*FALLTHRU*/
 629         default:
 630                 goto out_unlock;
 631         }
 632
 633         trace_xfs_iomap_alloc(ip, offset, count, 0, &got);
 634 done:
 635         if (isnullstartblock(got.br_startblock))
 636                 got.br_startblock = DELAYSTARTBLOCK;
 637
 638         if (!got.br_startblock) {
 639                 error = xfs_alert_fsblock_zero(ip, &got);
 640                 if (error)
 641                         goto out_unlock;
 642         }
 643
 644         xfs_bmbt_to_iomap(ip, iomap, &got);
 645
 646 out_unlock:
 647         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 648         return error;
 649 }
 650
 651 /*
 652  * Pass in a delayed allocate extent, convert it to real extents;
 653  * return to the caller the extent we create which maps on top of
 654  * the originating callers request.
 655  *
 656  * Called without a lock on the inode.
 657  *
 658  * We no longer bother to look at the incoming map - all we have to
 659  * guarantee is that whatever we allocate fills the required range.
 660  */
 661 int
 662 xfs_iomap_write_allocate(
 663         xfs_inode_t     *ip,
 664         int             whichfork,
 665         xfs_off_t       offset,
 666         xfs_bmbt_irec_t *imap)
 667 {
 668         xfs_mount_t     *mp = ip->i_mount;
 669         xfs_fileoff_t   offset_fsb, last_block;
 670         xfs_fileoff_t   end_fsb, map_start_fsb;
 671         xfs_fsblock_t   first_block;
 672         struct xfs_defer_ops    dfops;
 673         xfs_filblks_t   count_fsb;
 674         xfs_trans_t     *tp;
 675         int             nimaps;
 676         int             error = 0;
 677         int             flags = XFS_BMAPI_DELALLOC;
 678         int             nres;
 679
 680         if (whichfork == XFS_COW_FORK)
 681                 flags |= XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC;
 682
 683         /*
 684          * Make sure that the dquots are there.
 685          */
 686         error = xfs_qm_dqattach(ip, 0);
 687         if (error)
 688                 return error;
 689
 690         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 691         count_fsb = imap->br_blockcount;
 692         map_start_fsb = imap->br_startoff;
 693
 694         XFS_STATS_ADD(mp, xs_xstrat_bytes, XFS_FSB_TO_B(mp, count_fsb));
 695
 696         while (count_fsb != 0) {
 697                 /*
 698                  * Set up a transaction with which to allocate the
 699                  * backing store for the file.  Do allocations in a
 700                  * loop until we get some space in the range we are
 701                  * interested in.  The other space that might be allocated
 702                  * is in the delayed allocation extent on which we sit
 703                  * but before our buffer starts.
 704                  */
 705                 nimaps = 0;
 706                 while (nimaps == 0) {
 707                         nres = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
 708                         /*
 709                          * We have already reserved space for the extent and any
 710                          * indirect blocks when creating the delalloc extent,
 711                          * there is no need to reserve space in this transaction
 712                          * again.
 713                          */
 714                         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0,
 715                                         0, XFS_TRANS_RESERVE, &tp);
 716                         if (error)
 717                                 return error;
 718
 719                         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 720                         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 721
 722                         xfs_defer_init(&dfops, &first_block);
 723
 724                         /*
 725                          * it is possible that the extents have changed since
 726                          * we did the read call as we dropped the ilock for a
 727                          * while. We have to be careful about truncates or hole
 728                          * punchs here - we are not allowed to allocate
 729                          * non-delalloc blocks here.
 730                          *
 731                          * The only protection against truncation is the pages
 732                          * for the range we are being asked to convert are
 733                          * locked and hence a truncate will block on them
 734                          * first.
 735                          *
 736                          * As a result, if we go beyond the range we really
 737                          * need and hit an delalloc extent boundary followed by
 738                          * a hole while we have excess blocks in the map, we
 739                          * will fill the hole incorrectly and overrun the
 740                          * transaction reservation.
 741                          *
 742                          * Using a single map prevents this as we are forced to
 743                          * check each map we look for overlap with the desired
 744                          * range and abort as soon as we find it. Also, given
 745                          * that we only return a single map, having one beyond
 746                          * what we can return is probably a bit silly.
 747                          *
 748                          * We also need to check that we don't go beyond EOF;
 749                          * this is a truncate optimisation as a truncate sets
 750                          * the new file size before block on the pages we
 751                          * currently have locked under writeback. Because they
 752                          * are about to be tossed, we don't need to write them
 753                          * back....
 754                          */
 755                         nimaps = 1;
 756                         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, XFS_ISIZE(ip));
 757                         error = xfs_bmap_last_offset(ip, &last_block,
 758                                                         XFS_DATA_FORK);
 759                         if (error)
 760                                 goto trans_cancel;
 761
 762                         last_block = XFS_FILEOFF_MAX(last_block, end_fsb);
 763                         if ((map_start_fsb + count_fsb) > last_block) {
 764                                 count_fsb = last_block - map_start_fsb;
 765                                 if (count_fsb == 0) {
 766                                         error = -EAGAIN;
 767                                         goto trans_cancel;
 768                                 }
 769                         }
 770
 771                         /*
 772                          * From this point onwards we overwrite the imap
 773                          * pointer that the caller gave to us.
 774                          */
 775                         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, map_start_fsb,
 776                                                 count_fsb, flags, &first_block,
 777                                                 nres, imap, &nimaps,
 778                                                 &dfops);
 779                         if (error)
 780                                 goto trans_cancel;
 781
 782                         error = xfs_defer_finish(&tp, &dfops, NULL);
 783                         if (error)
 784                                 goto trans_cancel;
 785
 786                         error = xfs_trans_commit(tp);
 787                         if (error)
 788                                 goto error0;
 789
 790                         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 791                 }
 792
 793                 /*
 794                  * See if we were able to allocate an extent that
 795                  * covers at least part of the callers request
 796                  */
 797                 if (!(imap->br_startblock || XFS_IS_REALTIME_INODE(ip)))
 798                         return xfs_alert_fsblock_zero(ip, imap);
 799
 800                 if ((offset_fsb >= imap->br_startoff) &&
 801                     (offset_fsb < (imap->br_startoff +
 802                                    imap->br_blockcount))) {
 803                         XFS_STATS_INC(mp, xs_xstrat_quick);
 804                         return 0;
 805                 }
 806
 807                 /*
 808                  * So far we have not mapped the requested part of the
 809                  * file, just surrounding data, try again.
 810                  */
 811                 count_fsb -= imap->br_blockcount;
 812                 map_start_fsb = imap->br_startoff + imap->br_blockcount;
 813         }
 814
 815 trans_cancel:
 816         xfs_defer_cancel(&dfops);
 817         xfs_trans_cancel(tp);
 818 error0:
 819         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 820         return error;
 821 }
 822
 823 int
 824 xfs_iomap_write_unwritten(
 825         xfs_inode_t     *ip,
 826         xfs_off_t       offset,
 827         xfs_off_t       count)
 828 {
 829         xfs_mount_t     *mp = ip->i_mount;
 830         xfs_fileoff_t   offset_fsb;
 831         xfs_filblks_t   count_fsb;
 832         xfs_filblks_t   numblks_fsb;
 833         xfs_fsblock_t   firstfsb;
 834         int             nimaps;
 835         xfs_trans_t     *tp;
 836         xfs_bmbt_irec_t imap;
 837         struct xfs_defer_ops dfops;
 838         xfs_fsize_t     i_size;
 839         uint            resblks;
 840         int             error;
 841
 842         trace_xfs_unwritten_convert(ip, offset, count);
 843
 844         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 845         count_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, (xfs_ufsize_t)offset + count);
 846         count_fsb = (xfs_filblks_t)(count_fsb - offset_fsb);
 847
 848         /*
 849          * Reserve enough blocks in this transaction for two complete extent
 850          * btree splits.  We may be converting the middle part of an unwritten
 851          * extent and in this case we will insert two new extents in the btree
 852          * each of which could cause a full split.
 853          *
 854          * This reservation amount will be used in the first call to
 855          * xfs_bmbt_split() to select an AG with enough space to satisfy the
 856          * rest of the operation.
 857          */
 858         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, 0) << 1;
 859
 860         do {
 861                 /*
 862                  * Set up a transaction to convert the range of extents
 863                  * from unwritten to real. Do allocations in a loop until
 864                  * we have covered the range passed in.
 865                  *
 866                  * Note that we can't risk to recursing back into the filesystem
 867                  * here as we might be asked to write out the same inode that we
 868                  * complete here and might deadlock on the iolock.
 869                  */
 870                 error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0,
 871                                 XFS_TRANS_RESERVE | XFS_TRANS_NOFS, &tp);
 872                 if (error)
 873                         return error;
 874
 875                 xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 876                 xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
 877
 878                 /*
 879                  * Modify the unwritten extent state of the buffer.
 880                  */
 881                 xfs_defer_init(&dfops, &firstfsb);
 882                 nimaps = 1;
 883                 error = xfs_bmapi_write(tp, ip, offset_fsb, count_fsb,
 884                                         XFS_BMAPI_CONVERT, &firstfsb, resblks,
 885                                         &imap, &nimaps, &dfops);
 886                 if (error)
 887                         goto error_on_bmapi_transaction;
 888
 889                 /*
 890                  * Log the updated inode size as we go.  We have to be careful
 891                  * to only log it up to the actual write offset if it is
 892                  * halfway into a block.
 893                  */
 894                 i_size = XFS_FSB_TO_B(mp, offset_fsb + count_fsb);
 895                 if (i_size > offset + count)
 896                         i_size = offset + count;
 897
 898                 i_size = xfs_new_eof(ip, i_size);
 899                 if (i_size) {
 900                         ip->i_d.di_size = i_size;
 901                         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
 902                 }
 903
 904                 error = xfs_defer_finish(&tp, &dfops, NULL);
 905                 if (error)
 906                         goto error_on_bmapi_transaction;
 907
 908                 error = xfs_trans_commit(tp);
 909                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 910                 if (error)
 911                         return error;
 912
 913                 if (!(imap.br_startblock || XFS_IS_REALTIME_INODE(ip)))
 914                         return xfs_alert_fsblock_zero(ip, &imap);
 915
 916                 if ((numblks_fsb = imap.br_blockcount) == 0) {
 917                         /*
 918                          * The numblks_fsb value should always get
 919                          * smaller, otherwise the loop is stuck.
 920                          */
 921                         ASSERT(imap.br_blockcount);
 922                         break;
 923                 }
 924                 offset_fsb += numblks_fsb;
 925                 count_fsb -= numblks_fsb;
 926         } while (count_fsb > 0);
 927
 928         return 0;
 929
 930 error_on_bmapi_transaction:
 931         xfs_defer_cancel(&dfops);
 932         xfs_trans_cancel(tp);
 933         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 934         return error;
 935 }
 936
 937 static inline bool imap_needs_alloc(struct inode *inode,
 938                 struct xfs_bmbt_irec *imap, int nimaps)
 939 {
 940         return !nimaps ||
 941                 imap->br_startblock == HOLESTARTBLOCK ||
 942                 imap->br_startblock == DELAYSTARTBLOCK ||
 943                 (IS_DAX(inode) && ISUNWRITTEN(imap));
 944 }
 945
 946 static inline bool need_excl_ilock(struct xfs_inode *ip, unsigned flags)
 947 {
 948         /*
 949          * COW writes will allocate delalloc space, so we need to make sure
 950          * to take the lock exclusively here.
 951          */
 952         if (xfs_is_reflink_inode(ip) && (flags & (IOMAP_WRITE | IOMAP_ZERO)))
 953                 return true;
 954         if ((flags & IOMAP_DIRECT) && (flags & IOMAP_WRITE))
 955                 return true;
 956         return false;
 957 }
 958
 959 static int
 960 xfs_file_iomap_begin(
 961         struct inode            *inode,
 962         loff_t                  offset,
 963         loff_t                  length,
 964         unsigned                flags,
 965         struct iomap            *iomap)
 966 {
 967         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 968         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 969         struct xfs_bmbt_irec    imap;
 970         xfs_fileoff_t           offset_fsb, end_fsb;
 971         int                     nimaps = 1, error = 0;
 972         bool                    shared = false, trimmed = false;
 973         unsigned                lockmode;
 974
 975         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
 976                 return -EIO;
 977
 978         if (((flags & (IOMAP_WRITE | IOMAP_DIRECT)) == IOMAP_WRITE) &&
 979                         !IS_DAX(inode) && !xfs_get_extsz_hint(ip)) {
 980                 /* Reserve delalloc blocks for regular writeback. */
 981                 return xfs_file_iomap_begin_delay(inode, offset, length, flags,
 982                                 iomap);
 983         }
 984
 985         if (need_excl_ilock(ip, flags)) {
 986                 lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
 987                 xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 988         } else {
 989                 lockmode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
 990         }
 991
 992         ASSERT(offset <= mp->m_super->s_maxbytes);
 993         if ((xfs_fsize_t)offset + length > mp->m_super->s_maxbytes)
 994                 length = mp->m_super->s_maxbytes - offset;
 995         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 996         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + length);
 997
 998         error = xfs_bmapi_read(ip, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb, &imap,
 999                                &nimaps, 0);
1000         if (error)
1001                 goto out_unlock;
1002
1003         if (flags & IOMAP_REPORT) {
1004                 /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
1005                 error = xfs_reflink_trim_around_shared(ip, &imap, &shared,
1006                                 &trimmed);
1007                 if (error)
1008                         goto out_unlock;
1009         }
1010
1011         if ((flags & (IOMAP_WRITE | IOMAP_ZERO)) && xfs_is_reflink_inode(ip)) {
1012                 if (flags & IOMAP_DIRECT) {
1013                         /* may drop and re-acquire the ilock */
1014                         error = xfs_reflink_allocate_cow(ip, &imap, &shared,
1015                                         &lockmode);
1016                         if (error)
1017                                 goto out_unlock;
1018                 } else {
1019                         error = xfs_reflink_reserve_cow(ip, &imap, &shared);
1020                         if (error)
1021                                 goto out_unlock;
1022                 }
1023
1024                 end_fsb = imap.br_startoff + imap.br_blockcount;
1025                 length = XFS_FSB_TO_B(mp, end_fsb) - offset;
1026         }
1027
1028         if ((flags & IOMAP_WRITE) && imap_needs_alloc(inode, &imap, nimaps)) {
1029                 /*
1030                  * We cap the maximum length we map here to MAX_WRITEBACK_PAGES
1031                  * pages to keep the chunks of work done where somewhat symmetric
1032                  * with the work writeback does. This is a completely arbitrary
1033                  * number pulled out of thin air as a best guess for initial
1034                  * testing.
1035                  *
1036                  * Note that the values needs to be less than 32-bits wide until
1037                  * the lower level functions are updated.
1038                  */
1039                 length = min_t(loff_t, length, 1024 * PAGE_SIZE);
1040                 /*
1041                  * xfs_iomap_write_direct() expects the shared lock. It
1042                  * is unlocked on return.
1043                  */
1044                 if (lockmode == XFS_ILOCK_EXCL)
1045                         xfs_ilock_demote(ip, lockmode);
1046                 error = xfs_iomap_write_direct(ip, offset, length, &imap,
1047                                 nimaps);
1048                 if (error)
1049                         return error;
1050
1051                 iomap->flags = IOMAP_F_NEW;
1052                 trace_xfs_iomap_alloc(ip, offset, length, 0, &imap);
1053         } else {
1054                 ASSERT(nimaps);
1055
1056                 xfs_iunlock(ip, lockmode);
1057                 trace_xfs_iomap_found(ip, offset, length, 0, &imap);
1058         }
1059
1060         xfs_bmbt_to_iomap(ip, iomap, &imap);
1061         if (shared)
1062                 iomap->flags |= IOMAP_F_SHARED;
1063         return 0;
1064 out_unlock:
1065         xfs_iunlock(ip, lockmode);
1066         return error;
1067 }
1068
1069 static int
1070 xfs_file_iomap_end_delalloc(
1071         struct xfs_inode        *ip,
1072         loff_t                  offset,
1073         loff_t                  length,
1074         ssize_t                 written)
1075 {
1076         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1077         xfs_fileoff_t           start_fsb;
1078         xfs_fileoff_t           end_fsb;
1079         int                     error = 0;
1080
1081         /*
1082          * start_fsb refers to the first unused block after a short write. If
1083          * nothing was written, round offset down to point at the first block in
1084          * the range.
1085          */
1086         if (unlikely(!written))
1087                 start_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1088         else
1089                 start_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + written);
1090         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + length);
1091
1092         /*
1093          * Trim back delalloc blocks if we didn't manage to write the whole
1094          * range reserved.
1095          *
1096          * We don't need to care about racing delalloc as we hold i_mutex
1097          * across the reserve/allocate/unreserve calls. If there are delalloc
1098          * blocks in the range, they are ours.
1099          */
1100         if (start_fsb < end_fsb) {
1101                 truncate_pagecache_range(VFS_I(ip), XFS_FSB_TO_B(mp, start_fsb),
1102                                          XFS_FSB_TO_B(mp, end_fsb) - 1);
1103
1104                 xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1105                 error = xfs_bmap_punch_delalloc_range(ip, start_fsb,
1106                                                end_fsb - start_fsb);
1107                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1108
1109                 if (error && !XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp)) {
1110                         xfs_alert(mp, "%s: unable to clean up ino %lld",
1111                                 __func__, ip->i_ino);
1112                         return error;
1113                 }
1114         }
1115
1116         return 0;
1117 }
1118
1119 static int
1120 xfs_file_iomap_end(
1121         struct inode            *inode,
1122         loff_t                  offset,
1123         loff_t                  length,
1124         ssize_t                 written,
1125         unsigned                flags,
1126         struct iomap            *iomap)
1127 {
1128         if ((flags & IOMAP_WRITE) && iomap->type == IOMAP_DELALLOC)
1129                 return xfs_file_iomap_end_delalloc(XFS_I(inode), offset,
1130                                 length, written);
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 const struct iomap_ops xfs_iomap_ops = {
1135         .iomap_begin            = xfs_file_iomap_begin,
1136         .iomap_end              = xfs_file_iomap_end,
1137 };
1138
1139 static int
1140 xfs_xattr_iomap_begin(
1141         struct inode            *inode,
1142         loff_t                  offset,
1143         loff_t                  length,
1144         unsigned                flags,
1145         struct iomap            *iomap)
1146 {
1147         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1148         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1149         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1150         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + length);
1151         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1152         int                     nimaps = 1, error = 0;
1153         unsigned                lockmode;
1154
1155         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
1156                 return -EIO;
1157
1158         lockmode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1159
1160         /* if there are no attribute fork or extents, return ENOENT */
1161         if (XFS_IFORK_Q(ip) || !ip->i_d.di_anextents) {
1162                 error = -ENOENT;
1163                 goto out_unlock;
1164         }
1165
1166         ASSERT(ip->i_d.di_aformat != XFS_DINODE_FMT_LOCAL);
1167         error = xfs_bmapi_read(ip, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb, &imap,
1168                                &nimaps, XFS_BMAPI_ENTIRE | XFS_BMAPI_ATTRFORK);
1169 out_unlock:
1170         xfs_iunlock(ip, lockmode);
1171
1172         if (!error) {
1173                 ASSERT(nimaps);
1174                 xfs_bmbt_to_iomap(ip, iomap, &imap);
1175         }
1176
1177         return error;
1178 }
1179
1180 const struct iomap_ops xfs_xattr_iomap_ops = {
1181         .iomap_begin            = xfs_xattr_iomap_begin,
1182 };