// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0

#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/minmax.h>
#include "misc.h"
#include "ctree.h"
#include "space-info.h"
#include "sysfs.h"
#include "volumes.h"
#include "free-space-cache.h"
#include "ordered-data.h"
#include "transaction.h"
#include "block-group.h"
#include "fs.h"
#include "accessors.h"
#include "extent-tree.h"
#include "zoned.h"

/*
 * HOW DOES SPACE RESERVATION WORK
 *
 * If you want to know about delalloc specifically, there is a separate comment
 * for that with the delalloc code.  This comment is about how the whole system
 * works generally.
 *
 * BASIC CONCEPTS
 *
 *   1) space_info.  This is the ultimate arbiter of how much space we can use.
 *   There's a description of the bytes_ fields with the struct declaration,
 *   refer to that for specifics on each field.  Suffice it to say that for
 *   reservations we care about total_bytes - SUM(space_info->bytes_) when
 *   determining if there is space to make an allocation.  There is a space_info
 *   for METADATA, SYSTEM, and DATA areas.
 *
 *   2) block_rsv's.  These are basically buckets for every different type of
 *   metadata reservation we have.  You can see the comment in the block_rsv
 *   code on the rules for each type, but generally block_rsv->reserved is how
 *   much space is accounted for in space_info->bytes_may_use.
 *
 *   3) btrfs_calc*_size.  These are the worst case calculations we used based
 *   on the number of items we will want to modify.  We have one for changing
 *   items, and one for inserting new items.  Generally we use these helpers to
 *   determine the size of the block reserves, and then use the actual bytes
 *   values to adjust the space_info counters.
 *
 * MAKING RESERVATIONS, THE NORMAL CASE
 *
 *   We call into either btrfs_reserve_data_bytes() or
 *   btrfs_reserve_metadata_bytes(), depending on which we're looking for, with
 *   num_bytes we want to reserve.
 *
 *   ->reserve
 *     space_info->bytes_may_use += num_bytes
 *
 *   ->extent allocation
 *     Call btrfs_add_reserved_bytes() which does
 *     space_info->bytes_may_use -= num_bytes
 *     space_info->bytes_reserved += extent_bytes
 *
 *   ->insert reference
 *     Call btrfs_update_block_group() which does
 *     space_info->bytes_reserved -= extent_bytes
 *     space_info->bytes_used += extent_bytes
 *
 * MAKING RESERVATIONS, FLUSHING NORMALLY (non-priority)
 *
 *   Assume we are unable to simply make the reservation because we do not have
 *   enough space
 *
 *   -> __reserve_bytes
 *     create a reserve_ticket with ->bytes set to our reservation, add it to
 *     the tail of space_info->tickets, kick async flush thread
 *
 *   ->handle_reserve_ticket
 *     wait on ticket->wait for ->bytes to be reduced to 0, or ->error to be set
 *     on the ticket.
 *
 *   -> btrfs_async_reclaim_metadata_space/btrfs_async_reclaim_data_space
 *     Flushes various things attempting to free up space.
 *
 *   -> btrfs_try_granting_tickets()
 *     This is called by anything that either subtracts space from
 *     space_info->bytes_may_use, ->bytes_pinned, etc, or adds to the
 *     space_info->total_bytes.  This loops through the ->priority_tickets and
 *     then the ->tickets list checking to see if the reservation can be
 *     completed.  If it can the space is added to space_info->bytes_may_use and
 *     the ticket is woken up.
 *
 *   -> ticket wakeup
 *     Check if ->bytes == 0, if it does we got our reservation and we can carry
 *     on, if not return the appropriate error (ENOSPC, but can be EINTR if we
 *     were interrupted.)
 *
 * MAKING RESERVATIONS, FLUSHING HIGH PRIORITY
 *
 *   Same as the above, except we add ourselves to the
 *   space_info->priority_tickets, and we do not use ticket->wait, we simply
 *   call flush_space() ourselves for the states that are safe for us to call
 *   without deadlocking and hope for the best.
 *
 * THE FLUSHING STATES
 *
 *   Generally speaking we will have two cases for each state, a "nice" state
 *   and a "ALL THE THINGS" state.  In btrfs we delay a lot of work in order to
 *   reduce the locking over head on the various trees, and even to keep from
 *   doing any work at all in the case of delayed refs.  Each of these delayed
 *   things however hold reservations, and so letting them run allows us to
 *   reclaim space so we can make new reservations.
 *
 *   FLUSH_DELAYED_ITEMS
 *     Every inode has a delayed item to update the inode.  Take a simple write
 *     for example, we would update the inode item at write time to update the
 *     mtime, and then again at finish_ordered_io() time in order to update the
 *     isize or bytes.  We keep these delayed items to coalesce these operations
 *     into a single operation done on demand.  These are an easy way to reclaim
 *     metadata space.
 *
 *   FLUSH_DELALLOC
 *     Look at the delalloc comment to get an idea of how much space is reserved
 *     for delayed allocation.  We can reclaim some of this space simply by
 *     running delalloc, but usually we need to wait for ordered extents to
 *     reclaim the bulk of this space.
 *
 *   FLUSH_DELAYED_REFS
 *     We have a block reserve for the outstanding delayed refs space, and every
 *     delayed ref operation holds a reservation.  Running these is a quick way
 *     to reclaim space, but we want to hold this until the end because COW can
 *     churn a lot and we can avoid making some extent tree modifications if we
 *     are able to delay for as long as possible.
 *
 *   RESET_ZONES
 *     This state works only for the zoned mode. On the zoned mode, we cannot
 *     reuse once allocated then freed region until we reset the zone, due to
 *     the sequential write zone requirement. The RESET_ZONES state resets the
 *     zones of an unused block group and let us reuse the space. The reusing
 *     is faster than removing the block group and allocating another block
 *     group on the zones.
 *
 *   ALLOC_CHUNK
 *     We will skip this the first time through space reservation, because of
 *     overcommit and we don't want to have a lot of useless metadata space when
 *     our worst case reservations will likely never come true.
 *
 *   RUN_DELAYED_IPUTS
 *     If we're freeing inodes we're likely freeing checksums, file extent
 *     items, and extent tree items.  Loads of space could be freed up by these
 *     operations, however they won't be usable until the transaction commits.
 *
 *   COMMIT_TRANS
 *     This will commit the transaction.  Historically we had a lot of logic
 *     surrounding whether or not we'd commit the transaction, but this waits born
 *     out of a pre-tickets era where we could end up committing the transaction
 *     thousands of times in a row without making progress.  Now thanks to our
 *     ticketing system we know if we're not making progress and can error
 *     everybody out after a few commits rather than burning the disk hoping for
 *     a different answer.
 *
 * OVERCOMMIT
 *
 *   Because we hold so many reservations for metadata we will allow you to
 *   reserve more space than is currently free in the currently allocate
 *   metadata space.  This only happens with metadata, data does not allow
 *   overcommitting.
 *
 *   You can see the current logic for when we allow overcommit in
 *   btrfs_can_overcommit(), but it only applies to unallocated space.  If there
 *   is no unallocated space to be had, all reservations are kept within the
 *   free space in the allocated metadata chunks.
 *
 *   Because of overcommitting, you generally want to use the
 *   btrfs_can_overcommit() logic for metadata allocations, as it does the right
 *   thing with or without extra unallocated space.
 */

u64 __pure btrfs_space_info_used(const struct btrfs_space_info *s_info,
     bool may_use_included)
{
 ASSERT(s_info);
 return s_info->bytes_used + s_info->bytes_reserved +
  s_info->bytes_pinned + s_info->bytes_readonly +
  s_info->bytes_zone_unusable +
  (may_use_included ? s_info->bytes_may_use : 0);
}

/*
 * after adding space to the filesystem, we need to clear the full flags
 * on all the space infos.
 */
void btrfs_clear_space_info_full(struct btrfs_fs_info *info)
{
 struct list_head *head = &info->space_info;
 struct btrfs_space_info *found;

 list_for_each_entry(found, head, list)
  found->full = 0;
}

/*
 * Block groups with more than this value (percents) of unusable space will be
 * scheduled for background reclaim.
 */
#define BTRFS_DEFAULT_ZONED_RECLAIM_THRESH   (75)

#define BTRFS_UNALLOC_BLOCK_GROUP_TARGET   (10ULL)

/*
 * Calculate chunk size depending on volume type (regular or zoned).
 */
static u64 calc_chunk_size(const struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
{
 if (btrfs_is_zoned(fs_info))
  return fs_info->zone_size;

 ASSERT(flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);

 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
  return BTRFS_MAX_DATA_CHUNK_SIZE;
 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
  return SZ_32M;

 /* Handle BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA */
 if (fs_info->fs_devices->total_rw_bytes > 50ULL * SZ_1G)
  return SZ_1G;

 return SZ_256M;
}

/*
 * Update default chunk size.
 */
void btrfs_update_space_info_chunk_size(struct btrfs_space_info *space_info,
     u64 chunk_size)
{
 WRITE_ONCE(space_info->chunk_size, chunk_size);
}

static void init_space_info(struct btrfs_fs_info *info,
       struct btrfs_space_info *space_info, u64 flags)
{
 space_info->fs_info = info;
 for (int i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++)
  INIT_LIST_HEAD(&space_info->block_groups[i]);
 init_rwsem(&space_info->groups_sem);
 spin_lock_init(&space_info->lock);
 space_info->flags = flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
 space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
 INIT_LIST_HEAD(&space_info->ro_bgs);
 INIT_LIST_HEAD(&space_info->tickets);
 INIT_LIST_HEAD(&space_info->priority_tickets);
 space_info->clamp = 1;
 btrfs_update_space_info_chunk_size(space_info, calc_chunk_size(info, flags));
 space_info->subgroup_id = BTRFS_SUB_GROUP_PRIMARY;

 if (btrfs_is_zoned(info))
  space_info->bg_reclaim_threshold = BTRFS_DEFAULT_ZONED_RECLAIM_THRESH;
}

static int create_space_info_sub_group(struct btrfs_space_info *parent, u64 flags,
           enum btrfs_space_info_sub_group id, int index)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = parent->fs_info;
 struct btrfs_space_info *sub_group;
 int ret;

 ASSERT(parent->subgroup_id == BTRFS_SUB_GROUP_PRIMARY);
 ASSERT(id != BTRFS_SUB_GROUP_PRIMARY);

 sub_group = kzalloc(sizeof(*sub_group), GFP_NOFS);
 if (!sub_group)
  return -ENOMEM;

 init_space_info(fs_info, sub_group, flags);
 parent->sub_group[index] = sub_group;
 sub_group->parent = parent;
 sub_group->subgroup_id = id;

 ret = btrfs_sysfs_add_space_info_type(fs_info, sub_group);
 if (ret) {
  kfree(sub_group);
  parent->sub_group[index] = NULL;
 }
 return ret;
}

static int create_space_info(struct btrfs_fs_info *info, u64 flags)
{

 struct btrfs_space_info *space_info;
 int ret = 0;

 space_info = kzalloc(sizeof(*space_info), GFP_NOFS);
 if (!space_info)
  return -ENOMEM;

 init_space_info(info, space_info, flags);

 if (btrfs_is_zoned(info)) {
  if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
   ret = create_space_info_sub_group(space_info, flags,
         BTRFS_SUB_GROUP_DATA_RELOC,
         0);
  else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
   ret = create_space_info_sub_group(space_info, flags,
         BTRFS_SUB_GROUP_TREELOG,
         0);

  if (ret)
   return ret;
 }

 ret = btrfs_sysfs_add_space_info_type(info, space_info);
 if (ret)
  return ret;

 list_add(&space_info->list, &info->space_info);
 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
  info->data_sinfo = space_info;

 return ret;
}

int btrfs_init_space_info(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_super_block *disk_super;
 u64 features;
 u64 flags;
 int mixed = 0;
 int ret;

 disk_super = fs_info->super_copy;
 if (!btrfs_super_root(disk_super))
  return -EINVAL;

 features = btrfs_super_incompat_flags(disk_super);
 if (features & BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_MIXED_GROUPS)
  mixed = 1;

 flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM;
 ret = create_space_info(fs_info, flags);
 if (ret)
  goto out;

 if (mixed) {
  flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA;
  ret = create_space_info(fs_info, flags);
 } else {
  flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA;
  ret = create_space_info(fs_info, flags);
  if (ret)
   goto out;

  flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA;
  ret = create_space_info(fs_info, flags);
 }
out:
 return ret;
}

void btrfs_add_bg_to_space_info(struct btrfs_fs_info *info,
    struct btrfs_block_group *block_group)
{
 struct btrfs_space_info *space_info = block_group->space_info;
 int factor, index;

 factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);

 spin_lock(&space_info->lock);
 space_info->total_bytes += block_group->length;
 space_info->disk_total += block_group->length * factor;
 space_info->bytes_used += block_group->used;
 space_info->disk_used += block_group->used * factor;
 space_info->bytes_readonly += block_group->bytes_super;
 btrfs_space_info_update_bytes_zone_unusable(space_info, block_group->zone_unusable);
 if (block_group->length > 0)
  space_info->full = 0;
 btrfs_try_granting_tickets(info, space_info);
 spin_unlock(&space_info->lock);

 block_group->space_info = space_info;

 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
 down_write(&space_info->groups_sem);
 list_add_tail(&block_group->list, &space_info->block_groups[index]);
 up_write(&space_info->groups_sem);
}

struct btrfs_space_info *btrfs_find_space_info(struct btrfs_fs_info *info,
            u64 flags)
{
 struct list_head *head = &info->space_info;
 struct btrfs_space_info *found;

 flags &= BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;

 list_for_each_entry(found, head, list) {
  if (found->flags & flags)
   return found;
 }
 return NULL;
}

static u64 calc_effective_data_chunk_size(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_space_info *data_sinfo;
 u64 data_chunk_size;

 /*
  * Calculate the data_chunk_size, space_info->chunk_size is the
  * "optimal" chunk size based on the fs size.  However when we actually
  * allocate the chunk we will strip this down further, making it no
  * more than 10% of the disk or 1G, whichever is smaller.
  *
  * On the zoned mode, we need to use zone_size (= data_sinfo->chunk_size)
  * as it is.
 */
 data_sinfo = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
 if (btrfs_is_zoned(fs_info))
  return data_sinfo->chunk_size;
 data_chunk_size = min(data_sinfo->chunk_size,
         mult_perc(fs_info->fs_devices->total_rw_bytes, 10));
 return min_t(u64, data_chunk_size, SZ_1G);
}

static u64 calc_available_free_space(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     const struct btrfs_space_info *space_info,
     enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 u64 profile;
 u64 avail;
 u64 data_chunk_size;
 int factor;

 if (space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
  profile = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
 else
  profile = btrfs_metadata_alloc_profile(fs_info);

 avail = atomic64_read(&fs_info->free_chunk_space);

 /*
  * If we have dup, raid1 or raid10 then only half of the free
  * space is actually usable.  For raid56, the space info used
  * doesn't include the parity drive, so we don't have to
  * change the math
 */
 factor = btrfs_bg_type_to_factor(profile);
 avail = div_u64(avail, factor);
 if (avail == 0)
  return 0;

 data_chunk_size = calc_effective_data_chunk_size(fs_info);

 /*
  * Since data allocations immediately use block groups as part of the
  * reservation, because we assume that data reservations will == actual
  * usage, we could potentially overcommit and then immediately have that
  * available space used by a data allocation, which could put us in a
  * bind when we get close to filling the file system.
  *
  * To handle this simply remove the data_chunk_size from the available
  * space.  If we are relatively empty this won't affect our ability to
  * overcommit much, and if we're very close to full it'll keep us from
  * getting into a position where we've given ourselves very little
  * metadata wiggle room.
 */
 if (avail <= data_chunk_size)
  return 0;
 avail -= data_chunk_size;

 /*
  * If we aren't flushing all things, let us overcommit up to
  * 1/2th of the space. If we can flush, don't let us overcommit
  * too much, let it overcommit up to 1/8 of the space.
 */
 if (flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL)
  avail >>= 3;
 else
  avail >>= 1;

 /*
  * On the zoned mode, we always allocate one zone as one chunk.
  * Returning non-zone size alingned bytes here will result in
  * less pressure for the async metadata reclaim process, and it
  * will over-commit too much leading to ENOSPC. Align down to the
  * zone size to avoid that.
 */
 if (btrfs_is_zoned(fs_info))
  avail = ALIGN_DOWN(avail, fs_info->zone_size);

 return avail;
}

int btrfs_can_overcommit(struct btrfs_fs_info *fs_info,
    const struct btrfs_space_info *space_info, u64 bytes,
    enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 u64 avail;
 u64 used;

 /* Don't overcommit when in mixed mode */
 if (space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
  return 0;

 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);
 avail = calc_available_free_space(fs_info, space_info, flush);

 if (used + bytes < space_info->total_bytes + avail)
  return 1;
 return 0;
}

static void remove_ticket(struct btrfs_space_info *space_info,
     struct reserve_ticket *ticket)
{
 if (!list_empty(&ticket->list)) {
  list_del_init(&ticket->list);
  ASSERT(space_info->reclaim_size >= ticket->bytes);
  space_info->reclaim_size -= ticket->bytes;
 }
}

/*
 * This is for space we already have accounted in space_info->bytes_may_use, so
 * basically when we're returning space from block_rsv's.
 */
void btrfs_try_granting_tickets(struct btrfs_fs_info *fs_info,
    struct btrfs_space_info *space_info)
{
 struct list_head *head;
 enum btrfs_reserve_flush_enum flush = BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH;

 lockdep_assert_held(&space_info->lock);

 head = &space_info->priority_tickets;
again:
 while (!list_empty(head)) {
  struct reserve_ticket *ticket;
  u64 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);

  ticket = list_first_entry(head, struct reserve_ticket, list);

  /* Check and see if our ticket can be satisfied now. */
  if ((used + ticket->bytes <= space_info->total_bytes) ||
      btrfs_can_overcommit(fs_info, space_info, ticket->bytes,
      flush)) {
   btrfs_space_info_update_bytes_may_use(space_info, ticket->bytes);
   remove_ticket(space_info, ticket);
   ticket->bytes = 0;
   space_info->tickets_id++;
   wake_up(&ticket->wait);
  } else {
   break;
  }
 }

 if (head == &space_info->priority_tickets) {
  head = &space_info->tickets;
  flush = BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL;
  goto again;
 }
}

#define DUMP_BLOCK_RSV(fs_info, rsv_name)    \
do {         \
 struct btrfs_block_rsv *__rsv = &(fs_info)->rsv_name;  \
 spin_lock(&__rsv->lock);     \
 btrfs_info(fs_info, #rsv_name ": size %llu reserved %llu", \
     __rsv->size, __rsv->reserved);   \
 spin_unlock(&__rsv->lock);     \
} while (0)

static const char *space_info_flag_to_str(const struct btrfs_space_info *space_info)
{
 switch (space_info->flags) {
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM:
  return "SYSTEM";
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA:
  return "DATA+METADATA";
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA:
  return "DATA";
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA:
  return "METADATA";
 default:
  return "UNKNOWN";
 }
}

static void dump_global_block_rsv(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 DUMP_BLOCK_RSV(fs_info, global_block_rsv);
 DUMP_BLOCK_RSV(fs_info, trans_block_rsv);
 DUMP_BLOCK_RSV(fs_info, chunk_block_rsv);
 DUMP_BLOCK_RSV(fs_info, delayed_block_rsv);
 DUMP_BLOCK_RSV(fs_info, delayed_refs_rsv);
}

static void __btrfs_dump_space_info(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
        const struct btrfs_space_info *info)
{
 const char *flag_str = space_info_flag_to_str(info);
 lockdep_assert_held(&info->lock);

 /* The free space could be negative in case of overcommit */
 btrfs_info(fs_info,
     "space_info %s (sub-group id %d) has %lld free, is %sfull",
     flag_str, info->subgroup_id,
     (s64)(info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true)),
     info->full ? "" : "not ");
 btrfs_info(fs_info,
"space_info total=%llu, used=%llu, pinned=%llu, reserved=%llu, may_use=%llu, readonly=%llu zone_unusable=%llu",
  info->total_bytes, info->bytes_used, info->bytes_pinned,
  info->bytes_reserved, info->bytes_may_use,
  info->bytes_readonly, info->bytes_zone_unusable);
}

void btrfs_dump_space_info(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_space_info *info, u64 bytes,
      bool dump_block_groups)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 u64 total_avail = 0;
 int index = 0;

 spin_lock(&info->lock);
 __btrfs_dump_space_info(fs_info, info);
 dump_global_block_rsv(fs_info);
 spin_unlock(&info->lock);

 if (!dump_block_groups)
  return;

 down_read(&info->groups_sem);
again:
 list_for_each_entry(cache, &info->block_groups[index], list) {
  u64 avail;

  spin_lock(&cache->lock);
  avail = cache->length - cache->used - cache->pinned -
   cache->reserved - cache->bytes_super - cache->zone_unusable;
  btrfs_info(fs_info,
"block group %llu has %llu bytes, %llu used %llu pinned %llu reserved %llu delalloc %llu super %llu zone_unusable (%llu bytes available) %s",
      cache->start, cache->length, cache->used, cache->pinned,
      cache->reserved, cache->delalloc_bytes,
      cache->bytes_super, cache->zone_unusable,
      avail, cache->ro ? "[readonly]" : "");
  spin_unlock(&cache->lock);
  btrfs_dump_free_space(cache, bytes);
  total_avail += avail;
 }
 if (++index < BTRFS_NR_RAID_TYPES)
  goto again;
 up_read(&info->groups_sem);

 btrfs_info(fs_info, "%llu bytes available across all block groups", total_avail);
}

static inline u64 calc_reclaim_items_nr(const struct btrfs_fs_info *fs_info,
     u64 to_reclaim)
{
 u64 bytes;
 u64 nr;

 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
 nr = div64_u64(to_reclaim, bytes);
 if (!nr)
  nr = 1;
 return nr;
}

/*
 * shrink metadata reservation for delalloc
 */
static void shrink_delalloc(struct btrfs_fs_info *fs_info,
       struct btrfs_space_info *space_info,
       u64 to_reclaim, bool wait_ordered,
       bool for_preempt)
{
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 u64 delalloc_bytes;
 u64 ordered_bytes;
 u64 items;
 long time_left;
 int loops;

 delalloc_bytes = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->delalloc_bytes);
 ordered_bytes = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->ordered_bytes);
 if (delalloc_bytes == 0 && ordered_bytes == 0)
  return;

 /* Calc the number of the pages we need flush for space reservation */
 if (to_reclaim == U64_MAX) {
  items = U64_MAX;
 } else {
  /*
   * to_reclaim is set to however much metadata we need to
   * reclaim, but reclaiming that much data doesn't really track
   * exactly.  What we really want to do is reclaim full inode's
   * worth of reservations, however that's not available to us
   * here.  We will take a fraction of the delalloc bytes for our
   * flushing loops and hope for the best.  Delalloc will expand
   * the amount we write to cover an entire dirty extent, which
   * will reclaim the metadata reservation for that range.  If
   * it's not enough subsequent flush stages will be more
   * aggressive.
 */
  to_reclaim = max(to_reclaim, delalloc_bytes >> 3);
  items = calc_reclaim_items_nr(fs_info, to_reclaim) * 2;
 }

 trans = current->journal_info;

 /*
  * If we are doing more ordered than delalloc we need to just wait on
  * ordered extents, otherwise we'll waste time trying to flush delalloc
  * that likely won't give us the space back we need.
 */
 if (ordered_bytes > delalloc_bytes && !for_preempt)
  wait_ordered = true;

 loops = 0;
 while ((delalloc_bytes || ordered_bytes) && loops < 3) {
  u64 temp = min(delalloc_bytes, to_reclaim) >> PAGE_SHIFT;
  long nr_pages = min_t(u64, temp, LONG_MAX);
  int async_pages;

  btrfs_start_delalloc_roots(fs_info, nr_pages, true);

  /*
   * We need to make sure any outstanding async pages are now
   * processed before we continue.  This is because things like
   * sync_inode() try to be smart and skip writing if the inode is
   * marked clean.  We don't use filemap_fwrite for flushing
   * because we want to control how many pages we write out at a
   * time, thus this is the only safe way to make sure we've
   * waited for outstanding compressed workers to have started
   * their jobs and thus have ordered extents set up properly.
   *
   * This exists because we do not want to wait for each
   * individual inode to finish its async work, we simply want to
   * start the IO on everybody, and then come back here and wait
   * for all of the async work to catch up.  Once we're done with
   * that we know we'll have ordered extents for everything and we
   * can decide if we wait for that or not.
   *
   * If we choose to replace this in the future, make absolutely
   * sure that the proper waiting is being done in the async case,
   * as there have been bugs in that area before.
 */
  async_pages = atomic_read(&fs_info->async_delalloc_pages);
  if (!async_pages)
   goto skip_async;

  /*
   * We don't want to wait forever, if we wrote less pages in this
   * loop than we have outstanding, only wait for that number of
   * pages, otherwise we can wait for all async pages to finish
   * before continuing.
 */
  if (async_pages > nr_pages)
   async_pages -= nr_pages;
  else
   async_pages = 0;
  wait_event(fs_info->async_submit_wait,
      atomic_read(&fs_info->async_delalloc_pages) <=
      async_pages);
skip_async:
  loops++;
  if (wait_ordered && !trans) {
   btrfs_wait_ordered_roots(fs_info, items, NULL);
  } else {
   time_left = schedule_timeout_killable(1);
   if (time_left)
    break;
  }

  /*
   * If we are for preemption we just want a one-shot of delalloc
   * flushing so we can stop flushing if we decide we don't need
   * to anymore.
 */
  if (for_preempt)
   break;

  spin_lock(&space_info->lock);
  if (list_empty(&space_info->tickets) &&
      list_empty(&space_info->priority_tickets)) {
   spin_unlock(&space_info->lock);
   break;
  }
  spin_unlock(&space_info->lock);

  delalloc_bytes = percpu_counter_sum_positive(
      &fs_info->delalloc_bytes);
  ordered_bytes = percpu_counter_sum_positive(
      &fs_info->ordered_bytes);
 }
}

/*
 * Try to flush some data based on policy set by @state. This is only advisory
 * and may fail for various reasons. The caller is supposed to examine the
 * state of @space_info to detect the outcome.
 */
static void flush_space(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         struct btrfs_space_info *space_info, u64 num_bytes,
         enum btrfs_flush_state state, bool for_preempt)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 int nr;
 int ret = 0;

 switch (state) {
 case FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR:
 case FLUSH_DELAYED_ITEMS:
  if (state == FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR)
   nr = calc_reclaim_items_nr(fs_info, num_bytes) * 2;
  else
   nr = -1;

  trans = btrfs_join_transaction_nostart(root);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);
   if (ret == -ENOENT)
    ret = 0;
   break;
  }
  ret = btrfs_run_delayed_items_nr(trans, nr);
  btrfs_end_transaction(trans);
  break;
 case FLUSH_DELALLOC:
 case FLUSH_DELALLOC_WAIT:
 case FLUSH_DELALLOC_FULL:
  if (state == FLUSH_DELALLOC_FULL)
   num_bytes = U64_MAX;
  shrink_delalloc(fs_info, space_info, num_bytes,
    state != FLUSH_DELALLOC, for_preempt);
  break;
 case FLUSH_DELAYED_REFS_NR:
 case FLUSH_DELAYED_REFS:
  trans = btrfs_join_transaction_nostart(root);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);
   if (ret == -ENOENT)
    ret = 0;
   break;
  }
  if (state == FLUSH_DELAYED_REFS_NR)
   btrfs_run_delayed_refs(trans, num_bytes);
  else
   btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
  btrfs_end_transaction(trans);
  break;
 case ALLOC_CHUNK:
 case ALLOC_CHUNK_FORCE:
  trans = btrfs_join_transaction(root);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);
   break;
  }
  ret = btrfs_chunk_alloc(trans, space_info,
    btrfs_get_alloc_profile(fs_info, space_info->flags),
    (state == ALLOC_CHUNK) ? CHUNK_ALLOC_NO_FORCE :
     CHUNK_ALLOC_FORCE);
  btrfs_end_transaction(trans);

  if (ret > 0 || ret == -ENOSPC)
   ret = 0;
  break;
 case RUN_DELAYED_IPUTS:
  /*
   * If we have pending delayed iputs then we could free up a
   * bunch of pinned space, so make sure we run the iputs before
   * we do our pinned bytes check below.
 */
  btrfs_run_delayed_iputs(fs_info);
  btrfs_wait_on_delayed_iputs(fs_info);
  break;
 case COMMIT_TRANS:
  ASSERT(current->journal_info == NULL);
  /*
   * We don't want to start a new transaction, just attach to the
   * current one or wait it fully commits in case its commit is
   * happening at the moment. Note: we don't use a nostart join
   * because that does not wait for a transaction to fully commit
   * (only for it to be unblocked, state TRANS_STATE_UNBLOCKED).
 */
  ret = btrfs_commit_current_transaction(root);
  break;
 case RESET_ZONES:
  ret = btrfs_reset_unused_block_groups(space_info, num_bytes);
  break;
 default:
  ret = -ENOSPC;
  break;
 }

 trace_btrfs_flush_space(fs_info, space_info->flags, num_bytes, state,
    ret, for_preempt);
 return;
}

static u64 btrfs_calc_reclaim_metadata_size(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         const struct btrfs_space_info *space_info)
{
 u64 used;
 u64 avail;
 u64 to_reclaim = space_info->reclaim_size;

 lockdep_assert_held(&space_info->lock);

 avail = calc_available_free_space(fs_info, space_info,
       BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);

 /*
  * We may be flushing because suddenly we have less space than we had
  * before, and now we're well over-committed based on our current free
  * space.  If that's the case add in our overage so we make sure to put
  * appropriate pressure on the flushing state machine.
 */
 if (space_info->total_bytes + avail < used)
  to_reclaim += used - (space_info->total_bytes + avail);

 return to_reclaim;
}

static bool need_preemptive_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        const struct btrfs_space_info *space_info)
{
 const u64 global_rsv_size = btrfs_block_rsv_reserved(&fs_info->global_block_rsv);
 u64 ordered, delalloc;
 u64 thresh;
 u64 used;

 thresh = mult_perc(space_info->total_bytes, 90);

 lockdep_assert_held(&space_info->lock);

 /* If we're just plain full then async reclaim just slows us down. */
 if ((space_info->bytes_used + space_info->bytes_reserved +
      global_rsv_size) >= thresh)
  return false;

 used = space_info->bytes_may_use + space_info->bytes_pinned;

 /* The total flushable belongs to the global rsv, don't flush. */
 if (global_rsv_size >= used)
  return false;

 /*
  * 128MiB is 1/4 of the maximum global rsv size.  If we have less than
  * that devoted to other reservations then there's no sense in flushing,
  * we don't have a lot of things that need flushing.
 */
 if (used - global_rsv_size <= SZ_128M)
  return false;

 /*
  * We have tickets queued, bail so we don't compete with the async
  * flushers.
 */
 if (space_info->reclaim_size)
  return false;

 /*
  * If we have over half of the free space occupied by reservations or
  * pinned then we want to start flushing.
  *
  * We do not do the traditional thing here, which is to say
  *
  *   if (used >= ((total_bytes + avail) / 2))
  *     return 1;
  *
  * because this doesn't quite work how we want.  If we had more than 50%
  * of the space_info used by bytes_used and we had 0 available we'd just
  * constantly run the background flusher.  Instead we want it to kick in
  * if our reclaimable space exceeds our clamped free space.
  *
  * Our clamping range is 2^1 -> 2^8.  Practically speaking that means
  * the following:
  *
  * Amount of RAM        Minimum threshold       Maximum threshold
  *
  *        256GiB                     1GiB                  128GiB
  *        128GiB                   512MiB                   64GiB
  *         64GiB                   256MiB                   32GiB
  *         32GiB                   128MiB                   16GiB
  *         16GiB                    64MiB                    8GiB
  *
  * These are the range our thresholds will fall in, corresponding to how
  * much delalloc we need for the background flusher to kick in.
 */

 thresh = calc_available_free_space(fs_info, space_info,
        BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
 used = space_info->bytes_used + space_info->bytes_reserved +
        space_info->bytes_readonly + global_rsv_size;
 if (used < space_info->total_bytes)
  thresh += space_info->total_bytes - used;
 thresh >>= space_info->clamp;

 used = space_info->bytes_pinned;

 /*
  * If we have more ordered bytes than delalloc bytes then we're either
  * doing a lot of DIO, or we simply don't have a lot of delalloc waiting
  * around.  Preemptive flushing is only useful in that it can free up
  * space before tickets need to wait for things to finish.  In the case
  * of ordered extents, preemptively waiting on ordered extents gets us
  * nothing, if our reservations are tied up in ordered extents we'll
  * simply have to slow down writers by forcing them to wait on ordered
  * extents.
  *
  * In the case that ordered is larger than delalloc, only include the
  * block reserves that we would actually be able to directly reclaim
  * from.  In this case if we're heavy on metadata operations this will
  * clearly be heavy enough to warrant preemptive flushing.  In the case
  * of heavy DIO or ordered reservations, preemptive flushing will just
  * waste time and cause us to slow down.
  *
  * We want to make sure we truly are maxed out on ordered however, so
  * cut ordered in half, and if it's still higher than delalloc then we
  * can keep flushing.  This is to avoid the case where we start
  * flushing, and now delalloc == ordered and we stop preemptively
  * flushing when we could still have several gigs of delalloc to flush.
 */
 ordered = percpu_counter_read_positive(&fs_info->ordered_bytes) >> 1;
 delalloc = percpu_counter_read_positive(&fs_info->delalloc_bytes);
 if (ordered >= delalloc)
  used += btrfs_block_rsv_reserved(&fs_info->delayed_refs_rsv) +
   btrfs_block_rsv_reserved(&fs_info->delayed_block_rsv);
 else
  used += space_info->bytes_may_use - global_rsv_size;

 return (used >= thresh && !btrfs_fs_closing(fs_info) &&
  !test_bit(BTRFS_FS_STATE_REMOUNTING, &fs_info->fs_state));
}

static bool steal_from_global_rsv(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_space_info *space_info,
      struct reserve_ticket *ticket)
{
 struct btrfs_block_rsv *global_rsv = &fs_info->global_block_rsv;
 u64 min_bytes;

 if (!ticket->steal)
  return false;

 if (global_rsv->space_info != space_info)
  return false;

 spin_lock(&global_rsv->lock);
 min_bytes = mult_perc(global_rsv->size, 10);
 if (global_rsv->reserved < min_bytes + ticket->bytes) {
  spin_unlock(&global_rsv->lock);
  return false;
 }
 global_rsv->reserved -= ticket->bytes;
 remove_ticket(space_info, ticket);
 ticket->bytes = 0;
 wake_up(&ticket->wait);
 space_info->tickets_id++;
 if (global_rsv->reserved < global_rsv->size)
  global_rsv->full = 0;
 spin_unlock(&global_rsv->lock);

 return true;
}

/*
 * We've exhausted our flushing, start failing tickets.
 *
 * @fs_info - fs_info for this fs
 * @space_info - the space info we were flushing
 *
 * We call this when we've exhausted our flushing ability and haven't made
 * progress in satisfying tickets.  The reservation code handles tickets in
 * order, so if there is a large ticket first and then smaller ones we could
 * very well satisfy the smaller tickets.  This will attempt to wake up any
 * tickets in the list to catch this case.
 *
 * This function returns true if it was able to make progress by clearing out
 * other tickets, or if it stumbles across a ticket that was smaller than the
 * first ticket.
 */
static bool maybe_fail_all_tickets(struct btrfs_fs_info *fs_info,
       struct btrfs_space_info *space_info)
{
 struct reserve_ticket *ticket;
 u64 tickets_id = space_info->tickets_id;
 const bool aborted = BTRFS_FS_ERROR(fs_info);

 trace_btrfs_fail_all_tickets(fs_info, space_info);

 if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
  btrfs_info(fs_info, "cannot satisfy tickets, dumping space info");
  __btrfs_dump_space_info(fs_info, space_info);
 }

 while (!list_empty(&space_info->tickets) &&
        tickets_id == space_info->tickets_id) {
  ticket = list_first_entry(&space_info->tickets,
       struct reserve_ticket, list);

  if (!aborted && steal_from_global_rsv(fs_info, space_info, ticket))
   return true;

  if (!aborted && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG))
   btrfs_info(fs_info, "failing ticket with %llu bytes",
       ticket->bytes);

  remove_ticket(space_info, ticket);
  if (aborted)
   ticket->error = -EIO;
  else
   ticket->error = -ENOSPC;
  wake_up(&ticket->wait);

  /*
   * We're just throwing tickets away, so more flushing may not
   * trip over btrfs_try_granting_tickets, so we need to call it
   * here to see if we can make progress with the next ticket in
   * the list.
 */
  if (!aborted)
   btrfs_try_granting_tickets(fs_info, space_info);
 }
 return (tickets_id != space_info->tickets_id);
}

static void do_async_reclaim_metadata_space(struct btrfs_space_info *space_info)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = space_info->fs_info;
 u64 to_reclaim;
 enum btrfs_flush_state flush_state;
 int commit_cycles = 0;
 u64 last_tickets_id;
 enum btrfs_flush_state final_state;

 if (btrfs_is_zoned(fs_info))
  final_state = RESET_ZONES;
 else
  final_state = COMMIT_TRANS;

 spin_lock(&space_info->lock);
 to_reclaim = btrfs_calc_reclaim_metadata_size(fs_info, space_info);
 if (!to_reclaim) {
  space_info->flush = 0;
  spin_unlock(&space_info->lock);
  return;
 }
 last_tickets_id = space_info->tickets_id;
 spin_unlock(&space_info->lock);

 flush_state = FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR;
 do {
  flush_space(fs_info, space_info, to_reclaim, flush_state, false);
  spin_lock(&space_info->lock);
  if (list_empty(&space_info->tickets)) {
   space_info->flush = 0;
   spin_unlock(&space_info->lock);
   return;
  }
  to_reclaim = btrfs_calc_reclaim_metadata_size(fs_info,
             space_info);
  if (last_tickets_id == space_info->tickets_id) {
   flush_state++;
  } else {
   last_tickets_id = space_info->tickets_id;
   flush_state = FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR;
   if (commit_cycles)
    commit_cycles--;
  }

  /*
   * We do not want to empty the system of delalloc unless we're
   * under heavy pressure, so allow one trip through the flushing
   * logic before we start doing a FLUSH_DELALLOC_FULL.
 */
  if (flush_state == FLUSH_DELALLOC_FULL && !commit_cycles)
   flush_state++;

  /*
   * We don't want to force a chunk allocation until we've tried
   * pretty hard to reclaim space.  Think of the case where we
   * freed up a bunch of space and so have a lot of pinned space
   * to reclaim.  We would rather use that than possibly create a
   * underutilized metadata chunk.  So if this is our first run
   * through the flushing state machine skip ALLOC_CHUNK_FORCE and
   * commit the transaction.  If nothing has changed the next go
   * around then we can force a chunk allocation.
 */
  if (flush_state == ALLOC_CHUNK_FORCE && !commit_cycles)
   flush_state++;

  if (flush_state > final_state) {
   commit_cycles++;
   if (commit_cycles > 2) {
    if (maybe_fail_all_tickets(fs_info, space_info)) {
     flush_state = FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR;
     commit_cycles--;
    } else {
     space_info->flush = 0;
    }
   } else {
    flush_state = FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR;
   }
  }
  spin_unlock(&space_info->lock);
 } while (flush_state <= final_state);
}

/*
 * This is for normal flushers, it can wait as much time as needed. We will
 * loop and continuously try to flush as long as we are making progress.  We
 * count progress as clearing off tickets each time we have to loop.
 */
static void btrfs_async_reclaim_metadata_space(struct work_struct *work)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info;
 struct btrfs_space_info *space_info;

 fs_info = container_of(work, struct btrfs_fs_info, async_reclaim_work);
 space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
 do_async_reclaim_metadata_space(space_info);
 for (int i = 0; i < BTRFS_SPACE_INFO_SUB_GROUP_MAX; i++) {
  if (space_info->sub_group[i])
   do_async_reclaim_metadata_space(space_info->sub_group[i]);
 }
}

/*
 * This handles pre-flushing of metadata space before we get to the point that
 * we need to start blocking threads on tickets.  The logic here is different
 * from the other flush paths because it doesn't rely on tickets to tell us how
 * much we need to flush, instead it attempts to keep us below the 80% full
 * watermark of space by flushing whichever reservation pool is currently the
 * largest.
 */
static void btrfs_preempt_reclaim_metadata_space(struct work_struct *work)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info;
 struct btrfs_space_info *space_info;
 struct btrfs_block_rsv *delayed_block_rsv;
 struct btrfs_block_rsv *delayed_refs_rsv;
 struct btrfs_block_rsv *global_rsv;
 struct btrfs_block_rsv *trans_rsv;
 int loops = 0;

 fs_info = container_of(work, struct btrfs_fs_info,
          preempt_reclaim_work);
 space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
 delayed_block_rsv = &fs_info->delayed_block_rsv;
 delayed_refs_rsv = &fs_info->delayed_refs_rsv;
 global_rsv = &fs_info->global_block_rsv;
 trans_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;

 spin_lock(&space_info->lock);
 while (need_preemptive_reclaim(fs_info, space_info)) {
  enum btrfs_flush_state flush;
  u64 delalloc_size = 0;
  u64 to_reclaim, block_rsv_size;
  const u64 global_rsv_size = btrfs_block_rsv_reserved(global_rsv);

  loops++;

  /*
   * We don't have a precise counter for the metadata being
   * reserved for delalloc, so we'll approximate it by subtracting
   * out the block rsv's space from the bytes_may_use.  If that
   * amount is higher than the individual reserves, then we can
   * assume it's tied up in delalloc reservations.
 */
  block_rsv_size = global_rsv_size +
   btrfs_block_rsv_reserved(delayed_block_rsv) +
   btrfs_block_rsv_reserved(delayed_refs_rsv) +
   btrfs_block_rsv_reserved(trans_rsv);
  if (block_rsv_size < space_info->bytes_may_use)
   delalloc_size = space_info->bytes_may_use - block_rsv_size;

  /*
   * We don't want to include the global_rsv in our calculation,
   * because that's space we can't touch.  Subtract it from the
   * block_rsv_size for the next checks.
 */
  block_rsv_size -= global_rsv_size;

  /*
   * We really want to avoid flushing delalloc too much, as it
   * could result in poor allocation patterns, so only flush it if
   * it's larger than the rest of the pools combined.
 */
  if (delalloc_size > block_rsv_size) {
   to_reclaim = delalloc_size;
   flush = FLUSH_DELALLOC;
  } else if (space_info->bytes_pinned >
      (btrfs_block_rsv_reserved(delayed_block_rsv) +
       btrfs_block_rsv_reserved(delayed_refs_rsv))) {
   to_reclaim = space_info->bytes_pinned;
   flush = COMMIT_TRANS;
  } else if (btrfs_block_rsv_reserved(delayed_block_rsv) >
      btrfs_block_rsv_reserved(delayed_refs_rsv)) {
   to_reclaim = btrfs_block_rsv_reserved(delayed_block_rsv);
   flush = FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR;
  } else {
   to_reclaim = btrfs_block_rsv_reserved(delayed_refs_rsv);
   flush = FLUSH_DELAYED_REFS_NR;
  }

  spin_unlock(&space_info->lock);

  /*
   * We don't want to reclaim everything, just a portion, so scale
   * down the to_reclaim by 1/4.  If it takes us down to 0,
   * reclaim 1 items worth.
 */
  to_reclaim >>= 2;
  if (!to_reclaim)
   to_reclaim = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
  flush_space(fs_info, space_info, to_reclaim, flush, true);
  cond_resched();
  spin_lock(&space_info->lock);
 }

 /* We only went through once, back off our clamping. */
 if (loops == 1 && !space_info->reclaim_size)
  space_info->clamp = max(1, space_info->clamp - 1);
 trace_btrfs_done_preemptive_reclaim(fs_info, space_info);
 spin_unlock(&space_info->lock);
}

/*
 * FLUSH_DELALLOC_WAIT:
 *   Space is freed from flushing delalloc in one of two ways.
 *
 *   1) compression is on and we allocate less space than we reserved
 *   2) we are overwriting existing space
 *
 *   For #1 that extra space is reclaimed as soon as the delalloc pages are
 *   COWed, by way of btrfs_add_reserved_bytes() which adds the actual extent
 *   length to ->bytes_reserved, and subtracts the reserved space from
 *   ->bytes_may_use.
 *
 *   For #2 this is trickier.  Once the ordered extent runs we will drop the
 *   extent in the range we are overwriting, which creates a delayed ref for
 *   that freed extent.  This however is not reclaimed until the transaction
 *   commits, thus the next stages.
 *
 * RUN_DELAYED_IPUTS
 *   If we are freeing inodes, we want to make sure all delayed iputs have
 *   completed, because they could have been on an inode with i_nlink == 0, and
 *   thus have been truncated and freed up space.  But again this space is not
 *   immediately reusable, it comes in the form of a delayed ref, which must be
 *   run and then the transaction must be committed.
 *
 * COMMIT_TRANS
 *   This is where we reclaim all of the pinned space generated by running the
 *   iputs
 *
 * RESET_ZONES
 *   This state works only for the zoned mode. We scan the unused block group
 *   list and reset the zones and reuse the block group.
 *
 * ALLOC_CHUNK_FORCE
 *   For data we start with alloc chunk force, however we could have been full
 *   before, and then the transaction commit could have freed new block groups,
 *   so if we now have space to allocate do the force chunk allocation.
 */
static const enum btrfs_flush_state data_flush_states[] = {
 FLUSH_DELALLOC_FULL,
 RUN_DELAYED_IPUTS,
 COMMIT_TRANS,
 RESET_ZONES,
 ALLOC_CHUNK_FORCE,
};

static void do_async_reclaim_data_space(struct btrfs_space_info *space_info)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = space_info->fs_info;
 u64 last_tickets_id;
 enum btrfs_flush_state flush_state = 0;

 spin_lock(&space_info->lock);
 if (list_empty(&space_info->tickets)) {
  space_info->flush = 0;
  spin_unlock(&space_info->lock);
  return;
 }
 last_tickets_id = space_info->tickets_id;
 spin_unlock(&space_info->lock);

 while (!space_info->full) {
  flush_space(fs_info, space_info, U64_MAX, ALLOC_CHUNK_FORCE, false);
  spin_lock(&space_info->lock);
  if (list_empty(&space_info->tickets)) {
   space_info->flush = 0;
   spin_unlock(&space_info->lock);
   return;
  }

  /* Something happened, fail everything and bail. */
  if (BTRFS_FS_ERROR(fs_info))
   goto aborted_fs;
  last_tickets_id = space_info->tickets_id;
  spin_unlock(&space_info->lock);
 }

 while (flush_state < ARRAY_SIZE(data_flush_states)) {
  flush_space(fs_info, space_info, U64_MAX,
       data_flush_states[flush_state], false);
  spin_lock(&space_info->lock);
  if (list_empty(&space_info->tickets)) {
   space_info->flush = 0;
   spin_unlock(&space_info->lock);
   return;
  }

  if (last_tickets_id == space_info->tickets_id) {
   flush_state++;
  } else {
   last_tickets_id = space_info->tickets_id;
   flush_state = 0;
  }

  if (flush_state >= ARRAY_SIZE(data_flush_states)) {
   if (space_info->full) {
    if (maybe_fail_all_tickets(fs_info, space_info))
     flush_state = 0;
    else
     space_info->flush = 0;
   } else {
    flush_state = 0;
   }

   /* Something happened, fail everything and bail. */
   if (BTRFS_FS_ERROR(fs_info))
    goto aborted_fs;

  }
  spin_unlock(&space_info->lock);
 }
 return;

aborted_fs:
 maybe_fail_all_tickets(fs_info, space_info);
 space_info->flush = 0;
 spin_unlock(&space_info->lock);
}

static void btrfs_async_reclaim_data_space(struct work_struct *work)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info;
 struct btrfs_space_info *space_info;

 fs_info = container_of(work, struct btrfs_fs_info, async_data_reclaim_work);
 space_info = fs_info->data_sinfo;
 do_async_reclaim_data_space(space_info);
 for (int i = 0; i < BTRFS_SPACE_INFO_SUB_GROUP_MAX; i++)
  if (space_info->sub_group[i])
   do_async_reclaim_data_space(space_info->sub_group[i]);
}

void btrfs_init_async_reclaim_work(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 INIT_WORK(&fs_info->async_reclaim_work, btrfs_async_reclaim_metadata_space);
 INIT_WORK(&fs_info->async_data_reclaim_work, btrfs_async_reclaim_data_space);
 INIT_WORK(&fs_info->preempt_reclaim_work,
    btrfs_preempt_reclaim_metadata_space);
}

static const enum btrfs_flush_state priority_flush_states[] = {
 FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR,
 FLUSH_DELAYED_ITEMS,
 RESET_ZONES,
 ALLOC_CHUNK,
};

static const enum btrfs_flush_state evict_flush_states[] = {
 FLUSH_DELAYED_ITEMS_NR,
 FLUSH_DELAYED_ITEMS,
 FLUSH_DELAYED_REFS_NR,
 FLUSH_DELAYED_REFS,
 FLUSH_DELALLOC,
 FLUSH_DELALLOC_WAIT,
 FLUSH_DELALLOC_FULL,
 ALLOC_CHUNK,
 COMMIT_TRANS,
 RESET_ZONES,
};

static void priority_reclaim_metadata_space(struct btrfs_fs_info *fs_info,
    struct btrfs_space_info *space_info,
    struct reserve_ticket *ticket,
    const enum btrfs_flush_state *states,
    int states_nr)
{
 u64 to_reclaim;
 int flush_state = 0;

 spin_lock(&space_info->lock);
 to_reclaim = btrfs_calc_reclaim_metadata_size(fs_info, space_info);
 /*
  * This is the priority reclaim path, so to_reclaim could be >0 still
  * because we may have only satisfied the priority tickets and still
  * left non priority tickets on the list.  We would then have
  * to_reclaim but ->bytes == 0.
 */
 if (ticket->bytes == 0) {
  spin_unlock(&space_info->lock);
  return;
 }

 while (flush_state < states_nr) {
  spin_unlock(&space_info->lock);
  flush_space(fs_info, space_info, to_reclaim, states[flush_state],
       false);
  flush_state++;
  spin_lock(&space_info->lock);
  if (ticket->bytes == 0) {
   spin_unlock(&space_info->lock);
   return;
  }
 }

 /*
  * Attempt to steal from the global rsv if we can, except if the fs was
  * turned into error mode due to a transaction abort when flushing space
  * above, in that case fail with the abort error instead of returning
  * success to the caller if we can steal from the global rsv - this is
  * just to have caller fail immeditelly instead of later when trying to
  * modify the fs, making it easier to debug -ENOSPC problems.
 */
 if (BTRFS_FS_ERROR(fs_info)) {
  ticket->error = BTRFS_FS_ERROR(fs_info);
  remove_ticket(space_info, ticket);
 } else if (!steal_from_global_rsv(fs_info, space_info, ticket)) {
  ticket->error = -ENOSPC;
  remove_ticket(space_info, ticket);
 }

 /*
  * We must run try_granting_tickets here because we could be a large
  * ticket in front of a smaller ticket that can now be satisfied with
  * the available space.
 */
 btrfs_try_granting_tickets(fs_info, space_info);
 spin_unlock(&space_info->lock);
}

static void priority_reclaim_data_space(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_space_info *space_info,
     struct reserve_ticket *ticket)
{
 spin_lock(&space_info->lock);

 /* We could have been granted before we got here. */
 if (ticket->bytes == 0) {
  spin_unlock(&space_info->lock);
  return;
 }

 while (!space_info->full) {
  spin_unlock(&space_info->lock);
  flush_space(fs_info, space_info, U64_MAX, ALLOC_CHUNK_FORCE, false);
  spin_lock(&space_info->lock);
  if (ticket->bytes == 0) {
   spin_unlock(&space_info->lock);
   return;
  }
 }

 ticket->error = -ENOSPC;
 remove_ticket(space_info, ticket);
 btrfs_try_granting_tickets(fs_info, space_info);
 spin_unlock(&space_info->lock);
}

static void wait_reserve_ticket(struct btrfs_space_info *space_info,
    struct reserve_ticket *ticket)

{
 DEFINE_WAIT(wait);
 int ret = 0;

 spin_lock(&space_info->lock);
 while (ticket->bytes > 0 && ticket->error == 0) {
  ret = prepare_to_wait_event(&ticket->wait, &wait, TASK_KILLABLE);
  if (ret) {
   /*
    * Delete us from the list. After we unlock the space
    * info, we don't want the async reclaim job to reserve
    * space for this ticket. If that would happen, then the
    * ticket's task would not known that space was reserved
    * despite getting an error, resulting in a space leak
    * (bytes_may_use counter of our space_info).
 */
   remove_ticket(space_info, ticket);
   ticket->error = -EINTR;
   break;
  }
  spin_unlock(&space_info->lock);

  schedule();

  finish_wait(&ticket->wait, &wait);
  spin_lock(&space_info->lock);
 }
 spin_unlock(&space_info->lock);
}

/*
 * Do the appropriate flushing and waiting for a ticket.
 *
 * @fs_info:    the filesystem
 * @space_info: space info for the reservation
 * @ticket:     ticket for the reservation
 * @start_ns:   timestamp when the reservation started
 * @orig_bytes: amount of bytes originally reserved
 * @flush:      how much we can flush
 *
 * This does the work of figuring out how to flush for the ticket, waiting for
 * the reservation, and returning the appropriate error if there is one.
 */
static int handle_reserve_ticket(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_space_info *space_info,
     struct reserve_ticket *ticket,
     u64 start_ns, u64 orig_bytes,
     enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 int ret;

 switch (flush) {
 case BTRFS_RESERVE_FLUSH_DATA:
 case BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL:
 case BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL_STEAL:
  wait_reserve_ticket(space_info, ticket);
  break;
 case BTRFS_RESERVE_FLUSH_LIMIT:
  priority_reclaim_metadata_space(fs_info, space_info, ticket,
      priority_flush_states,
      ARRAY_SIZE(priority_flush_states));
  break;
 case BTRFS_RESERVE_FLUSH_EVICT:
  priority_reclaim_metadata_space(fs_info, space_info, ticket,
      evict_flush_states,
      ARRAY_SIZE(evict_flush_states));
  break;
 case BTRFS_RESERVE_FLUSH_FREE_SPACE_INODE:
  priority_reclaim_data_space(fs_info, space_info, ticket);
  break;
 default:
  ASSERT(0);
  break;
 }

 ret = ticket->error;
 ASSERT(list_empty(&ticket->list));
 /*
  * Check that we can't have an error set if the reservation succeeded,
  * as that would confuse tasks and lead them to error out without
  * releasing reserved space (if an error happens the expectation is that
  * space wasn't reserved at all).
 */
 ASSERT(!(ticket->bytes == 0 && ticket->error));
 trace_btrfs_reserve_ticket(fs_info, space_info->flags, orig_bytes,
       start_ns, flush, ticket->error);
 return ret;
}

/*
 * This returns true if this flush state will go through the ordinary flushing
 * code.
 */
static inline bool is_normal_flushing(enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 return (flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL) ||
  (flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL_STEAL);
}

static inline void maybe_clamp_preempt(struct btrfs_fs_info *fs_info,
           struct btrfs_space_info *space_info)
{
 u64 ordered = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->ordered_bytes);
 u64 delalloc = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->delalloc_bytes);

 /*
  * If we're heavy on ordered operations then clamping won't help us.  We
  * need to clamp specifically to keep up with dirty'ing buffered
  * writers, because there's not a 1:1 correlation of writing delalloc
  * and freeing space, like there is with flushing delayed refs or
  * delayed nodes.  If we're already more ordered than delalloc then
  * we're keeping up, otherwise we aren't and should probably clamp.
 */
 if (ordered < delalloc)
  space_info->clamp = min(space_info->clamp + 1, 8);
}

static inline bool can_steal(enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 return (flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL_STEAL ||
  flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_EVICT);
}

/*
 * NO_FLUSH and FLUSH_EMERGENCY don't want to create a ticket, they just want to
 * fail as quickly as possible.
 */
static inline bool can_ticket(enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 return (flush != BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH &&
  flush != BTRFS_RESERVE_FLUSH_EMERGENCY);
}

/*
 * Try to reserve bytes from the block_rsv's space.
 *
 * @fs_info:    the filesystem
 * @space_info: space info we want to allocate from
 * @orig_bytes: number of bytes we want
 * @flush:      whether or not we can flush to make our reservation
 *
 * This will reserve orig_bytes number of bytes from the space info associated
 * with the block_rsv.  If there is not enough space it will make an attempt to
 * flush out space to make room.  It will do this by flushing delalloc if
 * possible or committing the transaction.  If flush is 0 then no attempts to
 * regain reservations will be made and this will fail if there is not enough
 * space already.
 */
static int __reserve_bytes(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_space_info *space_info, u64 orig_bytes,
      enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 struct work_struct *async_work;
 struct reserve_ticket ticket;
 u64 start_ns = 0;
 u64 used;
 int ret = -ENOSPC;
 bool pending_tickets;

 ASSERT(orig_bytes);
 /*
  * If have a transaction handle (current->journal_info != NULL), then
  * the flush method can not be neither BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL* nor
  * BTRFS_RESERVE_FLUSH_EVICT, as we could deadlock because those
  * flushing methods can trigger transaction commits.
 */
 if (current->journal_info) {
  /* One assert per line for easier debugging. */
  ASSERT(flush != BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
  ASSERT(flush != BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL_STEAL);
  ASSERT(flush != BTRFS_RESERVE_FLUSH_EVICT);
 }

 if (flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_DATA)
  async_work = &fs_info->async_data_reclaim_work;
 else
  async_work = &fs_info->async_reclaim_work;

 spin_lock(&space_info->lock);
 used = btrfs_space_info_used(space_info, true);

 /*
  * We don't want NO_FLUSH allocations to jump everybody, they can
  * generally handle ENOSPC in a different way, so treat them the same as
  * normal flushers when it comes to skipping pending tickets.
 */
 if (is_normal_flushing(flush) || (flush == BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
  pending_tickets = !list_empty(&space_info->tickets) ||
   !list_empty(&space_info->priority_tickets);
 else
  pending_tickets = !list_empty(&space_info->priority_tickets);

 /*
  * Carry on if we have enough space (short-circuit) OR call
  * can_overcommit() to ensure we can overcommit to continue.
 */
 if (!pending_tickets &&
     ((used + orig_bytes <= space_info->total_bytes) ||
      btrfs_can_overcommit(fs_info, space_info, orig_bytes, flush))) {
  btrfs_space_info_update_bytes_may_use(space_info, orig_bytes);
  ret = 0;
 }

 /*
  * Things are dire, we need to make a reservation so we don't abort.  We
  * will let this reservation go through as long as we have actual space
  * left to allocate for the block.
 */
 if (ret && unlikely(flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_EMERGENCY)) {
  used = btrfs_space_info_used(space_info, false);
  if (used + orig_bytes <= space_info->total_bytes) {
   btrfs_space_info_update_bytes_may_use(space_info, orig_bytes);
   ret = 0;
  }
 }

 /*
  * If we couldn't make a reservation then setup our reservation ticket
  * and kick the async worker if it's not already running.
  *
  * If we are a priority flusher then we just need to add our ticket to
  * the list and we will do our own flushing further down.
 */
 if (ret && can_ticket(flush)) {
  ticket.bytes = orig_bytes;
  ticket.error = 0;
  space_info->reclaim_size += ticket.bytes;
  init_waitqueue_head(&ticket.wait);
  ticket.steal = can_steal(flush);
  if (trace_btrfs_reserve_ticket_enabled())
   start_ns = ktime_get_ns();

  if (flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL ||
      flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL_STEAL ||
      flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_DATA) {
   list_add_tail(&ticket.list, &space_info->tickets);
   if (!space_info->flush) {
    /*
     * We were forced to add a reserve ticket, so
     * our preemptive flushing is unable to keep
     * up.  Clamp down on the threshold for the
     * preemptive flushing in order to keep up with
     * the workload.
 */
    maybe_clamp_preempt(fs_info, space_info);

    space_info->flush = 1;
    trace_btrfs_trigger_flush(fs_info,
         space_info->flags,
         orig_bytes, flush,
         "enospc");
    queue_work(system_unbound_wq, async_work);
   }
  } else {
   list_add_tail(&ticket.list,
          &space_info->priority_tickets);
  }
 } else if (!ret && space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) {
  /*
   * We will do the space reservation dance during log replay,
   * which means we won't have fs_info->fs_root set, so don't do
   * the async reclaim as we will panic.
 */
  if (!test_bit(BTRFS_FS_LOG_RECOVERING, &fs_info->flags) &&
      !work_busy(&fs_info->preempt_reclaim_work) &&
      need_preemptive_reclaim(fs_info, space_info)) {
   trace_btrfs_trigger_flush(fs_info, space_info->flags,
        orig_bytes, flush, "preempt");
   queue_work(system_unbound_wq,
       &fs_info->preempt_reclaim_work);
  }
 }
 spin_unlock(&space_info->lock);
 if (!ret || !can_ticket(flush))
  return ret;

 return handle_reserve_ticket(fs_info, space_info, &ticket, start_ns,
         orig_bytes, flush);
}

/*
 * Try to reserve metadata bytes from the block_rsv's space.
 *
 * @fs_info:    the filesystem
 * @space_info: the space_info we're allocating for
 * @orig_bytes: number of bytes we want
 * @flush:      whether or not we can flush to make our reservation
 *
 * This will reserve orig_bytes number of bytes from the space info associated
 * with the block_rsv.  If there is not enough space it will make an attempt to
 * flush out space to make room.  It will do this by flushing delalloc if
 * possible or committing the transaction.  If flush is 0 then no attempts to
 * regain reservations will be made and this will fail if there is not enough
 * space already.
 */
int btrfs_reserve_metadata_bytes(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_space_info *space_info,
     u64 orig_bytes,
     enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 int ret;

 ret = __reserve_bytes(fs_info, space_info, orig_bytes, flush);
 if (ret == -ENOSPC) {
  trace_btrfs_space_reservation(fs_info, "space_info:enospc",
           space_info->flags, orig_bytes, 1);

  if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG))
   btrfs_dump_space_info(fs_info, space_info, orig_bytes, false);
 }
 return ret;
}

/*
 * Try to reserve data bytes for an allocation.
 *
 * @fs_info: the filesystem
 * @bytes:   number of bytes we need
 * @flush:   how we are allowed to flush
 *
 * This will reserve bytes from the data space info.  If there is not enough
 * space then we will attempt to flush space as specified by flush.
 */
int btrfs_reserve_data_bytes(struct btrfs_space_info *space_info, u64 bytes,
        enum btrfs_reserve_flush_enum flush)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = space_info->fs_info;
 int ret;

 ASSERT(flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_DATA ||
        flush == BTRFS_RESERVE_FLUSH_FREE_SPACE_INODE ||
        flush == BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
 ASSERT(!current->journal_info || flush != BTRFS_RESERVE_FLUSH_DATA);

 ret = __reserve_bytes(fs_info, space_info, bytes, flush);
 if (ret == -ENOSPC) {
  trace_btrfs_space_reservation(fs_info, "space_info:enospc",
           space_info->flags, bytes, 1);
  if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG))
   btrfs_dump_space_info(fs_info, space_info, bytes, false);
 }
 return ret;
}

/* Dump all the space infos when we abort a transaction due to ENOSPC. */
__cold void btrfs_dump_space_info_for_trans_abort(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_space_info *space_info;

 btrfs_info(fs_info, "dumping space info:");
 list_for_each_entry(space_info, &fs_info->space_info, list) {
  spin_lock(&space_info->lock);
  __btrfs_dump_space_info(fs_info, space_info);
  spin_unlock(&space_info->lock);
 }
 dump_global_block_rsv(fs_info);
}

/*
 * Account the unused space of all the readonly block group in the space_info.
 * takes mirrors into account.
 */
u64 btrfs_account_ro_block_groups_free_space(struct btrfs_space_info *sinfo)
{
 struct btrfs_block_group *block_group;
 u64 free_bytes = 0;
 int factor;

 /* It's df, we don't care if it's racy */
 if (list_empty(&sinfo->ro_bgs))
  return 0;

 spin_lock(&sinfo->lock);
 list_for_each_entry(block_group, &sinfo->ro_bgs, ro_list) {
  spin_lock(&block_group->lock);

  if (!block_group->ro) {
   spin_unlock(&block_group->lock);
   continue;
  }

  factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
  free_bytes += (block_group->length -
          block_group->used) * factor;

  spin_unlock(&block_group->lock);
 }
 spin_unlock(&sinfo->lock);

 return free_bytes;
}

static u64 calc_pct_ratio(u64 x, u64 y)
{
 int ret;

 if (!y)
  return 0;
again:
 ret = check_mul_overflow(100, x, &x);
 if (ret)
  goto lose_precision;
 return div64_u64(x, y);
lose_precision:
 x >>= 10;
 y >>= 10;
 if (!y)
  y = 1;
 goto again;
}

/*
 * A reasonable buffer for unallocated space is 10 data block_groups.
 * If we claw this back repeatedly, we can still achieve efficient
 * utilization when near full, and not do too much reclaim while
 * always maintaining a solid buffer for workloads that quickly
 * allocate and pressure the unallocated space.
 */
static u64 calc_unalloc_target(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 u64 chunk_sz = calc_effective_data_chunk_size(fs_info);

 return BTRFS_UNALLOC_BLOCK_GROUP_TARGET * chunk_sz;
}

/*
 * The fundamental goal of automatic reclaim is to protect the filesystem's
 * unallocated space and thus minimize the probability of the filesystem going
 * read only when a metadata allocation failure causes a transaction abort.
 *
 * However, relocations happen into the space_info's unused space, therefore
 * automatic reclaim must also back off as that space runs low. There is no
 * value in doing trivial "relocations" of re-writing the same block group
 * into a fresh one.
 *
 * Furthermore, we want to avoid doing too much reclaim even if there are good
 * candidates. This is because the allocator is pretty good at filling up the
 * holes with writes. So we want to do just enough reclaim to try and stay
 * safe from running out of unallocated space but not be wasteful about it.
 *
 * Therefore, the dynamic reclaim threshold is calculated as follows:
 * - calculate a target unallocated amount of 5 block group sized chunks
 * - ratchet up the intensity of reclaim depending on how far we are from
 *   that target by using a formula of unalloc / target to set the threshold.
 *
 * Typically with 10 block groups as the target, the discrete values this comes
 * out to are 0, 10, 20, ... , 80, 90, and 99.
 */
static int calc_dynamic_reclaim_threshold(const struct btrfs_space_info *space_info)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = space_info->fs_info;
 u64 unalloc = atomic64_read(&fs_info->free_chunk_space);
 u64 target = calc_unalloc_target(fs_info);
 u64 alloc = space_info->total_bytes;
 u64 used = btrfs_space_info_used(space_info, false);
 u64 unused = alloc - used;
 u64 want = target > unalloc ? target - unalloc : 0;
 u64 data_chunk_size = calc_effective_data_chunk_size(fs_info);

 /* If we have no unused space, don't bother, it won't work anyway. */
 if (unused < data_chunk_size)
  return 0;

 /* Cast to int is OK because want <= target. */
 return calc_pct_ratio(want, target);
}

int btrfs_calc_reclaim_threshold(const struct btrfs_space_info *space_info)
{
 lockdep_assert_held(&space_info->lock);

 if (READ_ONCE(space_info->dynamic_reclaim))
  return calc_dynamic_reclaim_threshold(space_info);
 return READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
}

/*
 * Under "urgent" reclaim, we will reclaim even fresh block groups that have
 * recently seen successful allocations, as we are desperate to reclaim
 * whatever we can to avoid ENOSPC in a transaction leading to a readonly fs.
 */
static bool is_reclaim_urgent(struct btrfs_space_info *space_info)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = space_info->fs_info;
 u64 unalloc = atomic64_read(&fs_info->free_chunk_space);
 u64 data_chunk_size = calc_effective_data_chunk_size(fs_info);

 return unalloc < data_chunk_size;
}

static void do_reclaim_sweep(struct btrfs_space_info *space_info, int raid)
{
 struct btrfs_block_group *bg;
 int thresh_pct;
 bool try_again = true;
 bool urgent;

 spin_lock(&space_info->lock);
 urgent = is_reclaim_urgent(space_info);
 thresh_pct = btrfs_calc_reclaim_threshold(space_info);
 spin_unlock(&space_info->lock);

 down_read(&space_info->groups_sem);
again:
 list_for_each_entry(bg, &space_info->block_groups[raid], list) {
  u64 thresh;
  bool reclaim = false;

  btrfs_get_block_group(bg);
  spin_lock(&bg->lock);
  thresh = mult_perc(bg->length, thresh_pct);
  if (bg->used < thresh && bg->reclaim_mark) {
   try_again = false;
   reclaim = true;
  }
  bg->reclaim_mark++;
  spin_unlock(&bg->lock);
  if (reclaim)
   btrfs_mark_bg_to_reclaim(bg);
  btrfs_put_block_group(bg);
 }

 /*
  * In situations where we are very motivated to reclaim (low unalloc)
  * use two passes to make the reclaim mark check best effort.
  *
  * If we have any staler groups, we don't touch the fresher ones, but if we
  * really need a block group, do take a fresh one.
 */
 if (try_again && urgent) {
  try_again = false;
  goto again;
 }

 up_read(&space_info->groups_sem);
}

void btrfs_space_info_update_reclaimable(struct btrfs_space_info *space_info, s64 bytes)
{
 u64 chunk_sz = calc_effective_data_chunk_size(space_info->fs_info);

 lockdep_assert_held(&space_info->lock);
 space_info->reclaimable_bytes += bytes;

 if (space_info->reclaimable_bytes >= chunk_sz)
  btrfs_set_periodic_reclaim_ready(space_info, true);
}

void btrfs_set_periodic_reclaim_ready(struct btrfs_space_info *space_info, bool ready)
{
 lockdep_assert_held(&space_info->lock);
 if (!READ_ONCE(space_info->periodic_reclaim))
  return;
 if (ready != space_info->periodic_reclaim_ready) {
  space_info->periodic_reclaim_ready = ready;
  if (!ready)
   space_info->reclaimable_bytes = 0;
 }
}

static bool btrfs_should_periodic_reclaim(struct btrfs_space_info *space_info)
{
 bool ret;

 if (space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
  return false;
 if (!READ_ONCE(space_info->periodic_reclaim))
  return false;

 spin_lock(&space_info->lock);
 ret = space_info->periodic_reclaim_ready;
 btrfs_set_periodic_reclaim_ready(space_info, false);
 spin_unlock(&space_info->lock);

 return ret;
}

void btrfs_reclaim_sweep(const struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 int raid;
 struct btrfs_space_info *space_info;

 list_for_each_entry(space_info, &fs_info->space_info, list) {
  if (!btrfs_should_periodic_reclaim(space_info))
   continue;
  for (raid = 0; raid < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid++)
   do_reclaim_sweep(space_info, raid);
 }
}

void btrfs_return_free_space(struct btrfs_space_info *space_info, u64 len)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = space_info->fs_info;
 struct btrfs_block_rsv *global_rsv = &fs_info->global_block_rsv;

 lockdep_assert_held(&space_info->lock);

 /* Prioritize the global reservation to receive the freed space. */
 if (global_rsv->space_info != space_info)
  goto grant;

 spin_lock(&global_rsv->lock);
 if (!global_rsv->full) {
  u64 to_add = min(len, global_rsv->size - global_rsv->reserved);

  global_rsv->reserved += to_add;
  btrfs_space_info_update_bytes_may_use(space_info, to_add);
  if (global_rsv->reserved >= global_rsv->size)
   global_rsv->full = 1;
  len -= to_add;
 }
 spin_unlock(&global_rsv->lock);

grant:
 /* Add to any tickets we may have. */
 if (len)
  btrfs_try_granting_tickets(fs_info, space_info);
}