// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
 */

#include <linux/sched.h>
#include <linux/sched/mm.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/ratelimit.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/uuid.h>
#include <linux/list_sort.h>
#include <linux/namei.h>
#include "misc.h"
#include "disk-io.h"
#include "extent-tree.h"
#include "transaction.h"
#include "volumes.h"
#include "raid56.h"
#include "dev-replace.h"
#include "sysfs.h"
#include "tree-checker.h"
#include "space-info.h"
#include "block-group.h"
#include "discard.h"
#include "zoned.h"
#include "fs.h"
#include "accessors.h"
#include "uuid-tree.h"
#include "ioctl.h"
#include "relocation.h"
#include "scrub.h"
#include "super.h"
#include "raid-stripe-tree.h"

#define BTRFS_BLOCK_GROUP_STRIPE_MASK (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 | \
      BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 | \
      BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)

struct btrfs_io_geometry {
 u32 stripe_index;
 u32 stripe_nr;
 int mirror_num;
 int num_stripes;
 u64 stripe_offset;
 u64 raid56_full_stripe_start;
 int max_errors;
 enum btrfs_map_op op;
 bool use_rst;
};

const struct btrfs_raid_attr btrfs_raid_array[BTRFS_NR_RAID_TYPES] = {
 [BTRFS_RAID_RAID10] = {
  .sub_stripes = 2,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 0, /* 0 == as many as possible */
  .devs_min = 2,
  .tolerated_failures = 1,
  .devs_increment = 2,
  .ncopies = 2,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "raid10",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10,
  .mindev_error = BTRFS_ERROR_DEV_RAID10_MIN_NOT_MET,
 },
 [BTRFS_RAID_RAID1] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 2,
  .devs_min = 2,
  .tolerated_failures = 1,
  .devs_increment = 2,
  .ncopies = 2,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "raid1",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1,
  .mindev_error = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1_MIN_NOT_MET,
 },
 [BTRFS_RAID_RAID1C3] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 3,
  .devs_min = 3,
  .tolerated_failures = 2,
  .devs_increment = 3,
  .ncopies = 3,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "raid1c3",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3,
  .mindev_error = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1C3_MIN_NOT_MET,
 },
 [BTRFS_RAID_RAID1C4] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 4,
  .devs_min = 4,
  .tolerated_failures = 3,
  .devs_increment = 4,
  .ncopies = 4,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "raid1c4",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4,
  .mindev_error = BTRFS_ERROR_DEV_RAID1C4_MIN_NOT_MET,
 },
 [BTRFS_RAID_DUP] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 2,
  .devs_max = 1,
  .devs_min = 1,
  .tolerated_failures = 0,
  .devs_increment = 1,
  .ncopies = 2,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "dup",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP,
  .mindev_error = 0,
 },
 [BTRFS_RAID_RAID0] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 0,
  .devs_min = 1,
  .tolerated_failures = 0,
  .devs_increment = 1,
  .ncopies = 1,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "raid0",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0,
  .mindev_error = 0,
 },
 [BTRFS_RAID_SINGLE] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 1,
  .devs_min = 1,
  .tolerated_failures = 0,
  .devs_increment = 1,
  .ncopies = 1,
  .nparity        = 0,
  .raid_name = "single",
  .bg_flag = 0,
  .mindev_error = 0,
 },
 [BTRFS_RAID_RAID5] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 0,
  .devs_min = 2,
  .tolerated_failures = 1,
  .devs_increment = 1,
  .ncopies = 1,
  .nparity        = 1,
  .raid_name = "raid5",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5,
  .mindev_error = BTRFS_ERROR_DEV_RAID5_MIN_NOT_MET,
 },
 [BTRFS_RAID_RAID6] = {
  .sub_stripes = 1,
  .dev_stripes = 1,
  .devs_max = 0,
  .devs_min = 3,
  .tolerated_failures = 2,
  .devs_increment = 1,
  .ncopies = 1,
  .nparity        = 2,
  .raid_name = "raid6",
  .bg_flag = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6,
  .mindev_error = BTRFS_ERROR_DEV_RAID6_MIN_NOT_MET,
 },
};

/*
 * Convert block group flags (BTRFS_BLOCK_GROUP_*) to btrfs_raid_types, which
 * can be used as index to access btrfs_raid_array[].
 */
enum btrfs_raid_types __attribute_const__ btrfs_bg_flags_to_raid_index(u64 flags)
{
 const u64 profile = (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK);

 if (!profile)
  return BTRFS_RAID_SINGLE;

 return BTRFS_BG_FLAG_TO_INDEX(profile);
}

const char *btrfs_bg_type_to_raid_name(u64 flags)
{
 const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(flags);

 if (index >= BTRFS_NR_RAID_TYPES)
  return NULL;

 return btrfs_raid_array[index].raid_name;
}

int btrfs_nr_parity_stripes(u64 type)
{
 enum btrfs_raid_types index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);

 return btrfs_raid_array[index].nparity;
}

/*
 * Fill @buf with textual description of @bg_flags, no more than @size_buf
 * bytes including terminating null byte.
 */
void btrfs_describe_block_groups(u64 bg_flags, char *buf, u32 size_buf)
{
 int i;
 int ret;
 char *bp = buf;
 u64 flags = bg_flags;
 u32 size_bp = size_buf;

 if (!flags)
  return;

#define DESCRIBE_FLAG(flag, desc)      \
 do {        \
  if (flags & (flag)) {     \
   ret = snprintf(bp, size_bp, "%s|", (desc)); \
   if (ret < 0 || ret >= size_bp)   \
    goto out_overflow;   \
   size_bp -= ret;     \
   bp += ret;     \
   flags &= ~(flag);    \
  }       \
 } while (0)

 DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA, "data");
 DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM, "system");
 DESCRIBE_FLAG(BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA, "metadata");

 DESCRIBE_FLAG(BTRFS_AVAIL_ALLOC_BIT_SINGLE, "single");
 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++)
  DESCRIBE_FLAG(btrfs_raid_array[i].bg_flag,
         btrfs_raid_array[i].raid_name);
#undef DESCRIBE_FLAG

 if (flags) {
  ret = snprintf(bp, size_bp, "0x%llx|", flags);
  size_bp -= ret;
 }

 if (size_bp < size_buf)
  buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last | */

 /*
  * The text is trimmed, it's up to the caller to provide sufficiently
  * large buffer
 */
out_overflow:;
}

static int init_first_rw_device(struct btrfs_trans_handle *trans);
static int btrfs_relocate_sys_chunks(struct btrfs_fs_info *fs_info);
static void btrfs_dev_stat_print_on_load(struct btrfs_device *device);

/*
 * Device locking
 * ==============
 *
 * There are several mutexes that protect manipulation of devices and low-level
 * structures like chunks but not block groups, extents or files
 *
 * uuid_mutex (global lock)
 * ------------------------
 * protects the fs_uuids list that tracks all per-fs fs_devices, resulting from
 * the SCAN_DEV ioctl registration or from mount either implicitly (the first
 * device) or requested by the device= mount option
 *
 * the mutex can be very coarse and can cover long-running operations
 *
 * protects: updates to fs_devices counters like missing devices, rw devices,
 * seeding, structure cloning, opening/closing devices at mount/umount time
 *
 * global::fs_devs - add, remove, updates to the global list
 *
 * does not protect: manipulation of the fs_devices::devices list in general
 * but in mount context it could be used to exclude list modifications by eg.
 * scan ioctl
 *
 * btrfs_device::name - renames (write side), read is RCU
 *
 * fs_devices::device_list_mutex (per-fs, with RCU)
 * ------------------------------------------------
 * protects updates to fs_devices::devices, ie. adding and deleting
 *
 * simple list traversal with read-only actions can be done with RCU protection
 *
 * may be used to exclude some operations from running concurrently without any
 * modifications to the list (see write_all_supers)
 *
 * Is not required at mount and close times, because our device list is
 * protected by the uuid_mutex at that point.
 *
 * balance_mutex
 * -------------
 * protects balance structures (status, state) and context accessed from
 * several places (internally, ioctl)
 *
 * chunk_mutex
 * -----------
 * protects chunks, adding or removing during allocation, trim or when a new
 * device is added/removed. Additionally it also protects post_commit_list of
 * individual devices, since they can be added to the transaction's
 * post_commit_list only with chunk_mutex held.
 *
 * cleaner_mutex
 * -------------
 * a big lock that is held by the cleaner thread and prevents running subvolume
 * cleaning together with relocation or delayed iputs
 *
 *
 * Lock nesting
 * ============
 *
 * uuid_mutex
 *   device_list_mutex
 *     chunk_mutex
 *   balance_mutex
 *
 *
 * Exclusive operations
 * ====================
 *
 * Maintains the exclusivity of the following operations that apply to the
 * whole filesystem and cannot run in parallel.
 *
 * - Balance (*)
 * - Device add
 * - Device remove
 * - Device replace (*)
 * - Resize
 *
 * The device operations (as above) can be in one of the following states:
 *
 * - Running state
 * - Paused state
 * - Completed state
 *
 * Only device operations marked with (*) can go into the Paused state for the
 * following reasons:
 *
 * - ioctl (only Balance can be Paused through ioctl)
 * - filesystem remounted as read-only
 * - filesystem unmounted and mounted as read-only
 * - system power-cycle and filesystem mounted as read-only
 * - filesystem or device errors leading to forced read-only
 *
 * The status of exclusive operation is set and cleared atomically.
 * During the course of Paused state, fs_info::exclusive_operation remains set.
 * A device operation in Paused or Running state can be canceled or resumed
 * either by ioctl (Balance only) or when remounted as read-write.
 * The exclusive status is cleared when the device operation is canceled or
 * completed.
 */

DEFINE_MUTEX(uuid_mutex);
static LIST_HEAD(fs_uuids);
struct list_head * __attribute_const__ btrfs_get_fs_uuids(void)
{
 return &fs_uuids;
}

/*
 * Allocate new btrfs_fs_devices structure identified by a fsid.
 *
 * @fsid:    if not NULL, copy the UUID to fs_devices::fsid and to
 *           fs_devices::metadata_fsid
 *
 * Return a pointer to a new struct btrfs_fs_devices on success, or ERR_PTR().
 * The returned struct is not linked onto any lists and can be destroyed with
 * kfree() right away.
 */
static struct btrfs_fs_devices *alloc_fs_devices(const u8 *fsid)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devs;

 fs_devs = kzalloc(sizeof(*fs_devs), GFP_KERNEL);
 if (!fs_devs)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 mutex_init(&fs_devs->device_list_mutex);

 INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->devices);
 INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->alloc_list);
 INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->fs_list);
 INIT_LIST_HEAD(&fs_devs->seed_list);

 if (fsid) {
  memcpy(fs_devs->fsid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
  memcpy(fs_devs->metadata_uuid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
 }

 return fs_devs;
}

static void btrfs_free_device(struct btrfs_device *device)
{
 WARN_ON(!list_empty(&device->post_commit_list));
 /*
  * No need to call kfree_rcu() nor do RCU lock/unlock, nothing is
  * reading the device name.
 */
 kfree(rcu_dereference_raw(device->name));
 btrfs_extent_io_tree_release(&device->alloc_state);
 btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
 kfree(device);
}

static void free_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
{
 struct btrfs_device *device;

 WARN_ON(fs_devices->opened);
 WARN_ON(fs_devices->holding);
 while (!list_empty(&fs_devices->devices)) {
  device = list_first_entry(&fs_devices->devices,
       struct btrfs_device, dev_list);
  list_del(&device->dev_list);
  btrfs_free_device(device);
 }
 kfree(fs_devices);
}

void __exit btrfs_cleanup_fs_uuids(void)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices;

 while (!list_empty(&fs_uuids)) {
  fs_devices = list_first_entry(&fs_uuids, struct btrfs_fs_devices,
           fs_list);
  list_del(&fs_devices->fs_list);
  free_fs_devices(fs_devices);
 }
}

static bool match_fsid_fs_devices(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
      const u8 *fsid, const u8 *metadata_fsid)
{
 if (memcmp(fsid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
  return false;

 if (!metadata_fsid)
  return true;

 if (memcmp(metadata_fsid, fs_devices->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE) != 0)
  return false;

 return true;
}

static noinline struct btrfs_fs_devices *find_fsid(
  const u8 *fsid, const u8 *metadata_fsid)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices;

 ASSERT(fsid);

 /* Handle non-split brain cases */
 list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
  if (match_fsid_fs_devices(fs_devices, fsid, metadata_fsid))
   return fs_devices;
 }
 return NULL;
}

static int
btrfs_get_bdev_and_sb(const char *device_path, blk_mode_t flags, void *holder,
        int flush, struct file **bdev_file,
        struct btrfs_super_block **disk_super)
{
 struct block_device *bdev;
 int ret;

 *bdev_file = bdev_file_open_by_path(device_path, flags, holder, &fs_holder_ops);

 if (IS_ERR(*bdev_file)) {
  ret = PTR_ERR(*bdev_file);
  btrfs_err(NULL, "failed to open device for path %s with flags 0x%x: %d",
     device_path, flags, ret);
  goto error;
 }
 bdev = file_bdev(*bdev_file);

 if (flush)
  sync_blockdev(bdev);
 if (holder) {
  ret = set_blocksize(*bdev_file, BTRFS_BDEV_BLOCKSIZE);
  if (ret) {
   bdev_fput(*bdev_file);
   goto error;
  }
 }
 invalidate_bdev(bdev);
 *disk_super = btrfs_read_disk_super(bdev, 0, false);
 if (IS_ERR(*disk_super)) {
  ret = PTR_ERR(*disk_super);
  bdev_fput(*bdev_file);
  goto error;
 }

 return 0;

error:
 *disk_super = NULL;
 *bdev_file = NULL;
 return ret;
}

/*
 *  Search and remove all stale devices (which are not mounted).  When both
 *  inputs are NULL, it will search and release all stale devices.
 *
 *  @devt:         Optional. When provided will it release all unmounted devices
 *                 matching this devt only.
 *  @skip_device:  Optional. Will skip this device when searching for the stale
 *                 devices.
 *
 *  Return: 0 for success or if @devt is 0.
 *  -EBUSY if @devt is a mounted device.
 *  -ENOENT if @devt does not match any device in the list.
 */
static int btrfs_free_stale_devices(dev_t devt, struct btrfs_device *skip_device)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices, *tmp_fs_devices;
 struct btrfs_device *device, *tmp_device;
 int ret;
 bool freed = false;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);

 /* Return good status if there is no instance of devt. */
 ret = 0;
 list_for_each_entry_safe(fs_devices, tmp_fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {

  mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
  list_for_each_entry_safe(device, tmp_device,
      &fs_devices->devices, dev_list) {
   if (skip_device && skip_device == device)
    continue;
   if (devt && devt != device->devt)
    continue;
   if (fs_devices->opened || fs_devices->holding) {
    if (devt)
     ret = -EBUSY;
    break;
   }

   /* delete the stale device */
   fs_devices->num_devices--;
   list_del(&device->dev_list);
   btrfs_free_device(device);

   freed = true;
  }
  mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

  if (fs_devices->num_devices == 0) {
   btrfs_sysfs_remove_fsid(fs_devices);
   list_del(&fs_devices->fs_list);
   free_fs_devices(fs_devices);
  }
 }

 /* If there is at least one freed device return 0. */
 if (freed)
  return 0;

 return ret;
}

static struct btrfs_fs_devices *find_fsid_by_device(
     struct btrfs_super_block *disk_super,
     dev_t devt, bool *same_fsid_diff_dev)
{
 struct btrfs_fs_devices *fsid_fs_devices;
 struct btrfs_fs_devices *devt_fs_devices;
 const bool has_metadata_uuid = (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
     BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID);
 bool found_by_devt = false;

 /* Find the fs_device by the usual method, if found use it. */
 fsid_fs_devices = find_fsid(disk_super->fsid,
      has_metadata_uuid ? disk_super->metadata_uuid : NULL);

 /* The temp_fsid feature is supported only with single device filesystem. */
 if (btrfs_super_num_devices(disk_super) != 1)
  return fsid_fs_devices;

 /*
  * A seed device is an integral component of the sprout device, which
  * functions as a multi-device filesystem. So, temp-fsid feature is
  * not supported.
 */
 if (btrfs_super_flags(disk_super) & BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING)
  return fsid_fs_devices;

 /* Try to find a fs_devices by matching devt. */
 list_for_each_entry(devt_fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
  struct btrfs_device *device;

  list_for_each_entry(device, &devt_fs_devices->devices, dev_list) {
   if (device->devt == devt) {
    found_by_devt = true;
    break;
   }
  }
  if (found_by_devt)
   break;
 }

 if (found_by_devt) {
  /* Existing device. */
  if (fsid_fs_devices == NULL) {
   if (devt_fs_devices->opened == 0) {
    /* Stale device. */
    return NULL;
   } else {
    /* temp_fsid is mounting a subvol. */
    return devt_fs_devices;
   }
  } else {
   /* Regular or temp_fsid device mounting a subvol. */
   return devt_fs_devices;
  }
 } else {
  /* New device. */
  if (fsid_fs_devices == NULL) {
   return NULL;
  } else {
   /* sb::fsid is already used create a new temp_fsid. */
   *same_fsid_diff_dev = true;
   return NULL;
  }
 }

 /* Not reached. */
}

/*
 * This is only used on mount, and we are protected from competing things
 * messing with our fs_devices by the uuid_mutex, thus we do not need the
 * fs_devices->device_list_mutex here.
 */
static int btrfs_open_one_device(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
   struct btrfs_device *device, blk_mode_t flags,
   void *holder)
{
 struct file *bdev_file;
 struct btrfs_super_block *disk_super;
 u64 devid;
 int ret;

 if (device->bdev)
  return -EINVAL;
 if (!device->name)
  return -EINVAL;

 ret = btrfs_get_bdev_and_sb(rcu_dereference_raw(device->name), flags, holder, 1,
        &bdev_file, &disk_super);
 if (ret)
  return ret;

 devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
 if (devid != device->devid)
  goto error_free_page;

 if (memcmp(device->uuid, disk_super->dev_item.uuid, BTRFS_UUID_SIZE))
  goto error_free_page;

 device->generation = btrfs_super_generation(disk_super);

 if (btrfs_super_flags(disk_super) & BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING) {
  if (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
      BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID) {
   btrfs_err(NULL,
      "invalid seeding and uuid-changed device detected");
   goto error_free_page;
  }

  clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
  fs_devices->seeding = true;
 } else {
  if (bdev_read_only(file_bdev(bdev_file)))
   clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
  else
   set_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
 }

 if (!bdev_nonrot(file_bdev(bdev_file)))
  fs_devices->rotating = true;

 if (bdev_max_discard_sectors(file_bdev(bdev_file)))
  fs_devices->discardable = true;

 device->bdev_file = bdev_file;
 device->bdev = file_bdev(bdev_file);
 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);

 if (device->devt != device->bdev->bd_dev) {
  btrfs_warn(NULL,
      "device %s maj:min changed from %d:%d to %d:%d",
      rcu_dereference_raw(device->name), MAJOR(device->devt),
      MINOR(device->devt), MAJOR(device->bdev->bd_dev),
      MINOR(device->bdev->bd_dev));

  device->devt = device->bdev->bd_dev;
 }

 fs_devices->open_devices++;
 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
     device->devid != BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID) {
  fs_devices->rw_devices++;
  list_add_tail(&device->dev_alloc_list, &fs_devices->alloc_list);
 }
 btrfs_release_disk_super(disk_super);

 return 0;

error_free_page:
 btrfs_release_disk_super(disk_super);
 bdev_fput(bdev_file);

 return -EINVAL;
}

const u8 *btrfs_sb_fsid_ptr(const struct btrfs_super_block *sb)
{
 bool has_metadata_uuid = (btrfs_super_incompat_flags(sb) &
      BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID);

 return has_metadata_uuid ? sb->metadata_uuid : sb->fsid;
}

static bool is_same_device(struct btrfs_device *device, const char *new_path)
{
 struct path old = { .mnt = NULL, .dentry = NULL };
 struct path new = { .mnt = NULL, .dentry = NULL };
 char *old_path = NULL;
 bool is_same = false;
 int ret;

 if (!device->name)
  goto out;

 old_path = kzalloc(PATH_MAX, GFP_NOFS);
 if (!old_path)
  goto out;

 rcu_read_lock();
 ret = strscpy(old_path, rcu_dereference(device->name), PATH_MAX);
 rcu_read_unlock();
 if (ret < 0)
  goto out;

 ret = kern_path(old_path, LOOKUP_FOLLOW, &old);
 if (ret)
  goto out;
 ret = kern_path(new_path, LOOKUP_FOLLOW, &new);
 if (ret)
  goto out;
 if (path_equal(&old, &new))
  is_same = true;
out:
 kfree(old_path);
 path_put(&old);
 path_put(&new);
 return is_same;
}

/*
 * Add new device to list of registered devices
 *
 * Returns:
 * device pointer which was just added or updated when successful
 * error pointer when failed
 */
static noinline struct btrfs_device *device_list_add(const char *path,
      struct btrfs_super_block *disk_super,
      bool *new_device_added)
{
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = NULL;
 const char *name;
 u64 found_transid = btrfs_super_generation(disk_super);
 u64 devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
 dev_t path_devt;
 int ret;
 bool same_fsid_diff_dev = false;
 bool has_metadata_uuid = (btrfs_super_incompat_flags(disk_super) &
  BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_METADATA_UUID);

 if (btrfs_super_flags(disk_super) & BTRFS_SUPER_FLAG_CHANGING_FSID_V2) {
  btrfs_err(NULL,
"device %s has incomplete metadata_uuid change, please use btrfstune to complete",
     path);
  return ERR_PTR(-EAGAIN);
 }

 ret = lookup_bdev(path, &path_devt);
 if (ret) {
  btrfs_err(NULL, "failed to lookup block device for path %s: %d",
     path, ret);
  return ERR_PTR(ret);
 }

 fs_devices = find_fsid_by_device(disk_super, path_devt, &same_fsid_diff_dev);

 if (!fs_devices) {
  fs_devices = alloc_fs_devices(disk_super->fsid);
  if (IS_ERR(fs_devices))
   return ERR_CAST(fs_devices);

  if (has_metadata_uuid)
   memcpy(fs_devices->metadata_uuid,
          disk_super->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE);

  if (same_fsid_diff_dev) {
   generate_random_uuid(fs_devices->fsid);
   fs_devices->temp_fsid = true;
   btrfs_info(NULL, "device %s (%d:%d) using temp-fsid %pU",
    path, MAJOR(path_devt), MINOR(path_devt),
    fs_devices->fsid);
  }

  mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
  list_add(&fs_devices->fs_list, &fs_uuids);

  device = NULL;
 } else {
  struct btrfs_dev_lookup_args args = {
   .devid = devid,
   .uuid = disk_super->dev_item.uuid,
  };

  mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
  device = btrfs_find_device(fs_devices, &args);

  if (found_transid > fs_devices->latest_generation) {
   memcpy(fs_devices->fsid, disk_super->fsid,
     BTRFS_FSID_SIZE);
   memcpy(fs_devices->metadata_uuid,
          btrfs_sb_fsid_ptr(disk_super), BTRFS_FSID_SIZE);
  }
 }

 if (!device) {
  unsigned int nofs_flag;

  if (fs_devices->opened) {
   btrfs_err(NULL,
"device %s (%d:%d) belongs to fsid %pU, and the fs is already mounted, scanned by %s (%d)",
      path, MAJOR(path_devt), MINOR(path_devt),
      fs_devices->fsid, current->comm,
      task_pid_nr(current));
   mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
   return ERR_PTR(-EBUSY);
  }

  nofs_flag = memalloc_nofs_save();
  device = btrfs_alloc_device(NULL, &devid,
         disk_super->dev_item.uuid, path);
  memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
  if (IS_ERR(device)) {
   mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
   /* we can safely leave the fs_devices entry around */
   return device;
  }

  device->devt = path_devt;

  list_add_rcu(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
  fs_devices->num_devices++;

  device->fs_devices = fs_devices;
  *new_device_added = true;

  if (disk_super->label[0])
   pr_info(
"BTRFS: device label %s devid %llu transid %llu %s (%d:%d) scanned by %s (%d)\n",
    disk_super->label, devid, found_transid, path,
    MAJOR(path_devt), MINOR(path_devt),
    current->comm, task_pid_nr(current));
  else
   pr_info(
"BTRFS: device fsid %pU devid %llu transid %llu %s (%d:%d) scanned by %s (%d)\n",
    disk_super->fsid, devid, found_transid, path,
    MAJOR(path_devt), MINOR(path_devt),
    current->comm, task_pid_nr(current));

 } else if (!device->name || !is_same_device(device, path)) {
  const char *old_name;

  /*
   * When FS is already mounted.
   * 1. If you are here and if the device->name is NULL that
   *    means this device was missing at time of FS mount.
   * 2. If you are here and if the device->name is different
   *    from 'path' that means either
   *      a. The same device disappeared and reappeared with
   *         different name. or
   *      b. The missing-disk-which-was-replaced, has
   *         reappeared now.
   *
   * We must allow 1 and 2a above. But 2b would be a spurious
   * and unintentional.
   *
   * Further in case of 1 and 2a above, the disk at 'path'
   * would have missed some transaction when it was away and
   * in case of 2a the stale bdev has to be updated as well.
   * 2b must not be allowed at all time.
 */

  /*
   * For now, we do allow update to btrfs_fs_device through the
   * btrfs dev scan cli after FS has been mounted.  We're still
   * tracking a problem where systems fail mount by subvolume id
   * when we reject replacement on a mounted FS.
 */
  if (!fs_devices->opened && found_transid < device->generation) {
   /*
    * That is if the FS is _not_ mounted and if you
    * are here, that means there is more than one
    * disk with same uuid and devid.We keep the one
    * with larger generation number or the last-in if
    * generation are equal.
 */
   mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
   btrfs_err(NULL,
"device %s already registered with a higher generation, found %llu expect %llu",
      path, found_transid, device->generation);
   return ERR_PTR(-EEXIST);
  }

  /*
   * We are going to replace the device path for a given devid,
   * make sure it's the same device if the device is mounted
   *
   * NOTE: the device->fs_info may not be reliable here so pass
   * in a NULL to message helpers instead. This avoids a possible
   * use-after-free when the fs_info and fs_info->sb are already
   * torn down.
 */
  if (device->bdev) {
   if (device->devt != path_devt) {
    mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
    btrfs_warn(NULL,
 "duplicate device %s devid %llu generation %llu scanned by %s (%d)",
        path, devid, found_transid,
        current->comm,
        task_pid_nr(current));
    return ERR_PTR(-EEXIST);
   }
   btrfs_info(NULL,
 "devid %llu device path %s changed to %s scanned by %s (%d)",
       devid, btrfs_dev_name(device),
       path, current->comm,
       task_pid_nr(current));
  }

  name = kstrdup(path, GFP_NOFS);
  if (!name) {
   mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
   return ERR_PTR(-ENOMEM);
  }
  rcu_read_lock();
  old_name = rcu_dereference(device->name);
  rcu_read_unlock();
  rcu_assign_pointer(device->name, name);
  kfree_rcu_mightsleep(old_name);

  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
   fs_devices->missing_devices--;
   clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
  }
  device->devt = path_devt;
 }

 /*
  * Unmount does not free the btrfs_device struct but would zero
  * generation along with most of the other members. So just update
  * it back. We need it to pick the disk with largest generation
  * (as above).
 */
 if (!fs_devices->opened) {
  device->generation = found_transid;
  fs_devices->latest_generation = max_t(u64, found_transid,
      fs_devices->latest_generation);
 }

 fs_devices->total_devices = btrfs_super_num_devices(disk_super);

 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
 return device;
}

static struct btrfs_fs_devices *clone_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *orig)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_device *orig_dev;
 int ret = 0;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);

 fs_devices = alloc_fs_devices(orig->fsid);
 if (IS_ERR(fs_devices))
  return fs_devices;

 fs_devices->total_devices = orig->total_devices;

 list_for_each_entry(orig_dev, &orig->devices, dev_list) {
  const char *dev_path = NULL;

  /*
   * This is ok to do without RCU read locked because we hold the
   * uuid mutex so nothing we touch in here is going to disappear.
 */
  if (orig_dev->name)
   dev_path = rcu_dereference_raw(orig_dev->name);

  device = btrfs_alloc_device(NULL, &orig_dev->devid,
         orig_dev->uuid, dev_path);
  if (IS_ERR(device)) {
   ret = PTR_ERR(device);
   goto error;
  }

  if (orig_dev->zone_info) {
   struct btrfs_zoned_device_info *zone_info;

   zone_info = btrfs_clone_dev_zone_info(orig_dev);
   if (!zone_info) {
    btrfs_free_device(device);
    ret = -ENOMEM;
    goto error;
   }
   device->zone_info = zone_info;
  }

  list_add(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
  device->fs_devices = fs_devices;
  fs_devices->num_devices++;
 }
 return fs_devices;
error:
 free_fs_devices(fs_devices);
 return ERR_PTR(ret);
}

static void __btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
          struct btrfs_device **latest_dev)
{
 struct btrfs_device *device, *next;

 /* This is the initialized path, it is safe to release the devices. */
 list_for_each_entry_safe(device, next, &fs_devices->devices, dev_list) {
  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state)) {
   if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT,
          &device->dev_state) &&
       !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
          &device->dev_state) &&
       (!*latest_dev ||
        device->generation > (*latest_dev)->generation)) {
    *latest_dev = device;
   }
   continue;
  }

  /*
   * We have already validated the presence of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
   * in btrfs_init_dev_replace() so just continue.
 */
  if (device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID)
   continue;

  if (device->bdev_file) {
   bdev_fput(device->bdev_file);
   device->bdev = NULL;
   device->bdev_file = NULL;
   fs_devices->open_devices--;
  }
  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
   list_del_init(&device->dev_alloc_list);
   clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
   fs_devices->rw_devices--;
  }
  list_del_init(&device->dev_list);
  fs_devices->num_devices--;
  btrfs_free_device(device);
 }

}

/*
 * After we have read the system tree and know devids belonging to this
 * filesystem, remove the device which does not belong there.
 */
void btrfs_free_extra_devids(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
{
 struct btrfs_device *latest_dev = NULL;
 struct btrfs_fs_devices *seed_dev;

 mutex_lock(&uuid_mutex);
 __btrfs_free_extra_devids(fs_devices, &latest_dev);

 list_for_each_entry(seed_dev, &fs_devices->seed_list, seed_list)
  __btrfs_free_extra_devids(seed_dev, &latest_dev);

 fs_devices->latest_dev = latest_dev;

 mutex_unlock(&uuid_mutex);
}

static void btrfs_close_bdev(struct btrfs_device *device)
{
 if (!device->bdev)
  return;

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
  sync_blockdev(device->bdev);
  invalidate_bdev(device->bdev);
 }

 bdev_fput(device->bdev_file);
}

static void btrfs_close_one_device(struct btrfs_device *device)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = device->fs_devices;

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
     device->devid != BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID) {
  list_del_init(&device->dev_alloc_list);
  fs_devices->rw_devices--;
 }

 if (device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID)
  clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
  clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
  fs_devices->missing_devices--;
 }

 btrfs_close_bdev(device);
 if (device->bdev) {
  fs_devices->open_devices--;
  device->bdev = NULL;
  device->bdev_file = NULL;
 }
 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
 btrfs_destroy_dev_zone_info(device);

 device->fs_info = NULL;
 atomic_set(&device->dev_stats_ccnt, 0);
 btrfs_extent_io_tree_release(&device->alloc_state);

 /*
  * Reset the flush error record. We might have a transient flush error
  * in this mount, and if so we aborted the current transaction and set
  * the fs to an error state, guaranteeing no super blocks can be further
  * committed. However that error might be transient and if we unmount the
  * filesystem and mount it again, we should allow the mount to succeed
  * (btrfs_check_rw_degradable() should not fail) - if after mounting the
  * filesystem again we still get flush errors, then we will again abort
  * any transaction and set the error state, guaranteeing no commits of
  * unsafe super blocks.
 */
 device->last_flush_error = 0;

 /* Verify the device is back in a pristine state  */
 WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_FLUSH_SENT, &device->dev_state));
 WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
 WARN_ON(!list_empty(&device->dev_alloc_list));
 WARN_ON(!list_empty(&device->post_commit_list));
}

static void close_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
{
 struct btrfs_device *device, *tmp;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);

 if (--fs_devices->opened > 0)
  return;

 list_for_each_entry_safe(device, tmp, &fs_devices->devices, dev_list)
  btrfs_close_one_device(device);

 WARN_ON(fs_devices->open_devices);
 WARN_ON(fs_devices->rw_devices);
 fs_devices->opened = 0;
 fs_devices->seeding = false;
 fs_devices->fs_info = NULL;
}

void btrfs_close_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
{
 LIST_HEAD(list);
 struct btrfs_fs_devices *tmp;

 mutex_lock(&uuid_mutex);
 close_fs_devices(fs_devices);
 if (!fs_devices->opened && !fs_devices->holding) {
  list_splice_init(&fs_devices->seed_list, &list);

  /*
   * If the struct btrfs_fs_devices is not assembled with any
   * other device, it can be re-initialized during the next mount
   * without the needing device-scan step. Therefore, it can be
   * fully freed.
 */
  if (fs_devices->num_devices == 1) {
   list_del(&fs_devices->fs_list);
   free_fs_devices(fs_devices);
  }
 }


 list_for_each_entry_safe(fs_devices, tmp, &list, seed_list) {
  close_fs_devices(fs_devices);
  list_del(&fs_devices->seed_list);
  free_fs_devices(fs_devices);
 }
 mutex_unlock(&uuid_mutex);
}

static int open_fs_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
    blk_mode_t flags, void *holder)
{
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_device *latest_dev = NULL;
 struct btrfs_device *tmp_device;
 s64 __maybe_unused value = 0;
 int ret = 0;

 list_for_each_entry_safe(device, tmp_device, &fs_devices->devices,
     dev_list) {
  int ret2;

  ret2 = btrfs_open_one_device(fs_devices, device, flags, holder);
  if (ret2 == 0 &&
      (!latest_dev || device->generation > latest_dev->generation)) {
   latest_dev = device;
  } else if (ret2 == -ENODATA) {
   fs_devices->num_devices--;
   list_del(&device->dev_list);
   btrfs_free_device(device);
  }
  if (ret == 0 && ret2 != 0)
   ret = ret2;
 }

 if (fs_devices->open_devices == 0) {
  if (ret)
   return ret;
  return -EINVAL;
 }

 fs_devices->opened = 1;
 fs_devices->latest_dev = latest_dev;
 fs_devices->total_rw_bytes = 0;
 fs_devices->chunk_alloc_policy = BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR;
#ifdef CONFIG_BTRFS_EXPERIMENTAL
 fs_devices->rr_min_contig_read = BTRFS_DEFAULT_RR_MIN_CONTIG_READ;
 fs_devices->read_devid = latest_dev->devid;
 fs_devices->read_policy = btrfs_read_policy_to_enum(btrfs_get_mod_read_policy(),
           &value);
 if (fs_devices->read_policy == BTRFS_READ_POLICY_RR)
  fs_devices->collect_fs_stats = true;

 if (value) {
  if (fs_devices->read_policy == BTRFS_READ_POLICY_RR)
   fs_devices->rr_min_contig_read = value;
  if (fs_devices->read_policy == BTRFS_READ_POLICY_DEVID)
   fs_devices->read_devid = value;
 }
#else
 fs_devices->read_policy = BTRFS_READ_POLICY_PID;
#endif

 return 0;
}

static int devid_cmp(void *priv, const struct list_head *a,
       const struct list_head *b)
{
 const struct btrfs_device *dev1, *dev2;

 dev1 = list_entry(a, struct btrfs_device, dev_list);
 dev2 = list_entry(b, struct btrfs_device, dev_list);

 if (dev1->devid < dev2->devid)
  return -1;
 else if (dev1->devid > dev2->devid)
  return 1;
 return 0;
}

int btrfs_open_devices(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
         blk_mode_t flags, void *holder)
{
 int ret;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
 /*
  * The device_list_mutex cannot be taken here in case opening the
  * underlying device takes further locks like open_mutex.
  *
  * We also don't need the lock here as this is called during mount and
  * exclusion is provided by uuid_mutex
 */

 if (fs_devices->opened) {
  fs_devices->opened++;
  ret = 0;
 } else {
  list_sort(NULL, &fs_devices->devices, devid_cmp);
  ret = open_fs_devices(fs_devices, flags, holder);
 }

 return ret;
}

void btrfs_release_disk_super(struct btrfs_super_block *super)
{
 struct page *page = virt_to_page(super);

 put_page(page);
}

struct btrfs_super_block *btrfs_read_disk_super(struct block_device *bdev,
      int copy_num, bool drop_cache)
{
 struct btrfs_super_block *super;
 struct page *page;
 u64 bytenr, bytenr_orig;
 struct address_space *mapping = bdev->bd_mapping;
 int ret;

 bytenr_orig = btrfs_sb_offset(copy_num);
 ret = btrfs_sb_log_location_bdev(bdev, copy_num, READ, &bytenr);
 if (ret < 0) {
  if (ret == -ENOENT)
   ret = -EINVAL;
  return ERR_PTR(ret);
 }

 if (bytenr + BTRFS_SUPER_INFO_SIZE >= bdev_nr_bytes(bdev))
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 if (drop_cache) {
  /* This should only be called with the primary sb. */
  ASSERT(copy_num == 0);

  /*
   * Drop the page of the primary superblock, so later read will
   * always read from the device.
 */
  invalidate_inode_pages2_range(mapping, bytenr >> PAGE_SHIFT,
          (bytenr + BTRFS_SUPER_INFO_SIZE) >> PAGE_SHIFT);
 }

 page = read_cache_page_gfp(mapping, bytenr >> PAGE_SHIFT, GFP_NOFS);
 if (IS_ERR(page))
  return ERR_CAST(page);

 super = page_address(page);
 if (btrfs_super_magic(super) != BTRFS_MAGIC ||
     btrfs_super_bytenr(super) != bytenr_orig) {
  btrfs_release_disk_super(super);
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 }

 /*
  * Make sure the last byte of label is properly NUL termiated.  We use
  * '%s' to print the label, if not properly NUL termiated we can access
  * beyond the label.
 */
 if (super->label[0] && super->label[BTRFS_LABEL_SIZE - 1])
  super->label[BTRFS_LABEL_SIZE - 1] = 0;

 return super;
}

int btrfs_forget_devices(dev_t devt)
{
 int ret;

 mutex_lock(&uuid_mutex);
 ret = btrfs_free_stale_devices(devt, NULL);
 mutex_unlock(&uuid_mutex);

 return ret;
}

static bool btrfs_skip_registration(struct btrfs_super_block *disk_super,
        const char *path, dev_t devt,
        bool mount_arg_dev)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices;

 /*
  * Do not skip device registration for mounted devices with matching
  * maj:min but different paths. Booting without initrd relies on
  * /dev/root initially, later replaced with the actual root device.
  * A successful scan ensures grub2-probe selects the correct device.
 */
 list_for_each_entry(fs_devices, &fs_uuids, fs_list) {
  struct btrfs_device *device;

  mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);

  if (!fs_devices->opened) {
   mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
   continue;
  }

  list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
   if (device->bdev && (device->bdev->bd_dev == devt) &&
       strcmp(rcu_dereference_raw(device->name), path) != 0) {
    mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

    /* Do not skip registration. */
    return false;
   }
  }
  mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
 }

 if (!mount_arg_dev && btrfs_super_num_devices(disk_super) == 1 &&
     !(btrfs_super_flags(disk_super) & BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING))
  return true;

 return false;
}

/*
 * Look for a btrfs signature on a device. This may be called out of the mount path
 * and we are not allowed to call set_blocksize during the scan. The superblock
 * is read via pagecache.
 *
 * With @mount_arg_dev it's a scan during mount time that will always register
 * the device or return an error. Multi-device and seeding devices are registered
 * in both cases.
 */
struct btrfs_device *btrfs_scan_one_device(const char *path,
        bool mount_arg_dev)
{
 struct btrfs_super_block *disk_super;
 bool new_device_added = false;
 struct btrfs_device *device = NULL;
 struct file *bdev_file;
 dev_t devt;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);

 /*
  * Avoid an exclusive open here, as the systemd-udev may initiate the
  * device scan which may race with the user's mount or mkfs command,
  * resulting in failure.
  * Since the device scan is solely for reading purposes, there is no
  * need for an exclusive open. Additionally, the devices are read again
  * during the mount process. It is ok to get some inconsistent
  * values temporarily, as the device paths of the fsid are the only
  * required information for assembling the volume.
 */
 bdev_file = bdev_file_open_by_path(path, BLK_OPEN_READ, NULL, NULL);
 if (IS_ERR(bdev_file))
  return ERR_CAST(bdev_file);

 disk_super = btrfs_read_disk_super(file_bdev(bdev_file), 0, false);
 if (IS_ERR(disk_super)) {
  device = ERR_CAST(disk_super);
  goto error_bdev_put;
 }

 devt = file_bdev(bdev_file)->bd_dev;
 if (btrfs_skip_registration(disk_super, path, devt, mount_arg_dev)) {
  btrfs_debug(NULL, "skip registering single non-seed device %s (%d:%d)",
     path, MAJOR(devt), MINOR(devt));

  btrfs_free_stale_devices(devt, NULL);

  device = NULL;
  goto free_disk_super;
 }

 device = device_list_add(path, disk_super, &new_device_added);
 if (!IS_ERR(device) && new_device_added)
  btrfs_free_stale_devices(device->devt, device);

free_disk_super:
 btrfs_release_disk_super(disk_super);

error_bdev_put:
 bdev_fput(bdev_file);

 return device;
}

/*
 * Try to find a chunk that intersects [start, start + len] range and when one
 * such is found, record the end of it in *start
 */
static bool contains_pending_extent(struct btrfs_device *device, u64 *start,
        u64 len)
{
 u64 physical_start, physical_end;

 lockdep_assert_held(&device->fs_info->chunk_mutex);

 if (btrfs_find_first_extent_bit(&device->alloc_state, *start,
     &physical_start, &physical_end,
     CHUNK_ALLOCATED, NULL)) {

  if (in_range(physical_start, *start, len) ||
      in_range(*start, physical_start,
        physical_end + 1 - physical_start)) {
   *start = physical_end + 1;
   return true;
  }
 }
 return false;
}

static u64 dev_extent_search_start(struct btrfs_device *device)
{
 switch (device->fs_devices->chunk_alloc_policy) {
 default:
  btrfs_warn_unknown_chunk_allocation(device->fs_devices->chunk_alloc_policy);
  fallthrough;
 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
  return BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED;
 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
  /*
   * We don't care about the starting region like regular
   * allocator, because we anyway use/reserve the first two zones
   * for superblock logging.
 */
  return 0;
 }
}

static bool dev_extent_hole_check_zoned(struct btrfs_device *device,
     u64 *hole_start, u64 *hole_size,
     u64 num_bytes)
{
 u64 zone_size = device->zone_info->zone_size;
 u64 pos;
 int ret;
 bool changed = false;

 ASSERT(IS_ALIGNED(*hole_start, zone_size),
        "hole_start=%llu zone_size=%llu", *hole_start, zone_size);

 while (*hole_size > 0) {
  pos = btrfs_find_allocatable_zones(device, *hole_start,
         *hole_start + *hole_size,
         num_bytes);
  if (pos != *hole_start) {
   *hole_size = *hole_start + *hole_size - pos;
   *hole_start = pos;
   changed = true;
   if (*hole_size < num_bytes)
    break;
  }

  ret = btrfs_ensure_empty_zones(device, pos, num_bytes);

  /* Range is ensured to be empty */
  if (!ret)
   return changed;

  /* Given hole range was invalid (outside of device) */
  if (ret == -ERANGE) {
   *hole_start += *hole_size;
   *hole_size = 0;
   return true;
  }

  *hole_start += zone_size;
  *hole_size -= zone_size;
  changed = true;
 }

 return changed;
}

/*
 * Check if specified hole is suitable for allocation.
 *
 * @device: the device which we have the hole
 * @hole_start: starting position of the hole
 * @hole_size: the size of the hole
 * @num_bytes: the size of the free space that we need
 *
 * This function may modify @hole_start and @hole_size to reflect the suitable
 * position for allocation. Returns 1 if hole position is updated, 0 otherwise.
 */
static bool dev_extent_hole_check(struct btrfs_device *device, u64 *hole_start,
      u64 *hole_size, u64 num_bytes)
{
 bool changed = false;
 u64 hole_end = *hole_start + *hole_size;

 for (;;) {
  /*
   * Check before we set max_hole_start, otherwise we could end up
   * sending back this offset anyway.
 */
  if (contains_pending_extent(device, hole_start, *hole_size)) {
   if (hole_end >= *hole_start)
    *hole_size = hole_end - *hole_start;
   else
    *hole_size = 0;
   changed = true;
  }

  switch (device->fs_devices->chunk_alloc_policy) {
  default:
   btrfs_warn_unknown_chunk_allocation(device->fs_devices->chunk_alloc_policy);
   fallthrough;
  case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
   /* No extra check */
   break;
  case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
   if (dev_extent_hole_check_zoned(device, hole_start,
       hole_size, num_bytes)) {
    changed = true;
    /*
     * The changed hole can contain pending extent.
     * Loop again to check that.
 */
    continue;
   }
   break;
  }

  break;
 }

 return changed;
}

/*
 * Find free space in the specified device.
 *
 * @device:   the device which we search the free space in
 * @num_bytes:   the size of the free space that we need
 * @search_start: the position from which to begin the search
 * @start:   store the start of the free space.
 * @len:   the size of the free space. that we find, or the size
 *    of the max free space if we don't find suitable free space
 *
 * This does a pretty simple search, the expectation is that it is called very
 * infrequently and that a given device has a small number of extents.
 *
 * @start is used to store the start of the free space if we find. But if we
 * don't find suitable free space, it will be used to store the start position
 * of the max free space.
 *
 * @len is used to store the size of the free space that we find.
 * But if we don't find suitable free space, it is used to store the size of
 * the max free space.
 *
 * NOTE: This function will search *commit* root of device tree, and does extra
 * check to ensure dev extents are not double allocated.
 * This makes the function safe to allocate dev extents but may not report
 * correct usable device space, as device extent freed in current transaction
 * is not reported as available.
 */
static int find_free_dev_extent(struct btrfs_device *device, u64 num_bytes,
    u64 *start, u64 *len)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
 struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_dev_extent *dev_extent;
 struct btrfs_path *path;
 u64 search_start;
 u64 hole_size;
 u64 max_hole_start;
 u64 max_hole_size = 0;
 u64 extent_end;
 u64 search_end = device->total_bytes;
 int ret;
 int slot;
 struct extent_buffer *l;

 search_start = dev_extent_search_start(device);
 max_hole_start = search_start;

 WARN_ON(device->zone_info &&
  !IS_ALIGNED(num_bytes, device->zone_info->zone_size));

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }
again:
 if (search_start >= search_end ||
  test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
  ret = -ENOSPC;
  goto out;
 }

 path->reada = READA_FORWARD;
 path->search_commit_root = 1;
 path->skip_locking = 1;

 key.objectid = device->devid;
 key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
 key.offset = search_start;

 ret = btrfs_search_backwards(root, &key, path);
 if (ret < 0)
  goto out;

 while (search_start < search_end) {
  l = path->nodes[0];
  slot = path->slots[0];
  if (slot >= btrfs_header_nritems(l)) {
   ret = btrfs_next_leaf(root, path);
   if (ret == 0)
    continue;
   if (ret < 0)
    goto out;

   break;
  }
  btrfs_item_key_to_cpu(l, &key, slot);

  if (key.objectid < device->devid)
   goto next;

  if (key.objectid > device->devid)
   break;

  if (key.type != BTRFS_DEV_EXTENT_KEY)
   goto next;

  if (key.offset > search_end)
   break;

  if (key.offset > search_start) {
   hole_size = key.offset - search_start;
   dev_extent_hole_check(device, &search_start, &hole_size,
           num_bytes);

   if (hole_size > max_hole_size) {
    max_hole_start = search_start;
    max_hole_size = hole_size;
   }

   /*
    * If this free space is greater than which we need,
    * it must be the max free space that we have found
    * until now, so max_hole_start must point to the start
    * of this free space and the length of this free space
    * is stored in max_hole_size. Thus, we return
    * max_hole_start and max_hole_size and go back to the
    * caller.
 */
   if (hole_size >= num_bytes) {
    ret = 0;
    goto out;
   }
  }

  dev_extent = btrfs_item_ptr(l, slot, struct btrfs_dev_extent);
  extent_end = key.offset + btrfs_dev_extent_length(l,
          dev_extent);
  if (extent_end > search_start)
   search_start = extent_end;
next:
  path->slots[0]++;
  cond_resched();
 }

 /*
  * At this point, search_start should be the end of
  * allocated dev extents, and when shrinking the device,
  * search_end may be smaller than search_start.
 */
 if (search_end > search_start) {
  hole_size = search_end - search_start;
  if (dev_extent_hole_check(device, &search_start, &hole_size,
       num_bytes)) {
   btrfs_release_path(path);
   goto again;
  }

  if (hole_size > max_hole_size) {
   max_hole_start = search_start;
   max_hole_size = hole_size;
  }
 }

 /* See above. */
 if (max_hole_size < num_bytes)
  ret = -ENOSPC;
 else
  ret = 0;

 ASSERT(max_hole_start + max_hole_size <= search_end,
        "max_hole_start=%llu max_hole_size=%llu search_end=%llu",
        max_hole_start, max_hole_size, search_end);
out:
 btrfs_free_path(path);
 *start = max_hole_start;
 if (len)
  *len = max_hole_size;
 return ret;
}

static int btrfs_free_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_device *device,
     u64 start, u64 *dev_extent_len)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
 struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
 int ret;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key found_key;
 struct extent_buffer *leaf = NULL;
 struct btrfs_dev_extent *extent = NULL;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = device->devid;
 key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
 key.offset = start;
again:
 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret > 0) {
  ret = btrfs_previous_item(root, path, key.objectid,
       BTRFS_DEV_EXTENT_KEY);
  if (ret)
   goto out;
  leaf = path->nodes[0];
  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, path->slots[0]);
  extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
     struct btrfs_dev_extent);
  BUG_ON(found_key.offset > start || found_key.offset +
         btrfs_dev_extent_length(leaf, extent) < start);
  key = found_key;
  btrfs_release_path(path);
  goto again;
 } else if (ret == 0) {
  leaf = path->nodes[0];
  extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
     struct btrfs_dev_extent);
 } else {
  goto out;
 }

 *dev_extent_len = btrfs_dev_extent_length(leaf, extent);

 ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
 if (ret == 0)
  set_bit(BTRFS_TRANS_HAVE_FREE_BGS, &trans->transaction->flags);
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

static u64 find_next_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct rb_node *n;
 u64 ret = 0;

 read_lock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 n = rb_last(&fs_info->mapping_tree.rb_root);
 if (n) {
  struct btrfs_chunk_map *map;

  map = rb_entry(n, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
  ret = map->start + map->chunk_len;
 }
 read_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);

 return ret;
}

static noinline int find_next_devid(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        u64 *devid_ret)
{
 int ret;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key found_key;
 struct btrfs_path *path;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
 key.offset = (u64)-1;

 ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->chunk_root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0)
  goto error;

 if (ret == 0) {
  /* Corruption */
  btrfs_err(fs_info, "corrupted chunk tree devid -1 matched");
  ret = -EUCLEAN;
  goto error;
 }

 ret = btrfs_previous_item(fs_info->chunk_root, path,
      BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID,
      BTRFS_DEV_ITEM_KEY);
 if (ret) {
  *devid_ret = 1;
 } else {
  btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &found_key,
          path->slots[0]);
  *devid_ret = found_key.offset + 1;
 }
 ret = 0;
error:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * the device information is stored in the chunk root
 * the btrfs_device struct should be fully filled in
 */
static int btrfs_add_dev_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_device *device)
{
 int ret;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_dev_item *dev_item;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_key key;
 unsigned long ptr;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
 key.offset = device->devid;

 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, true);
 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, trans->fs_info->chunk_root, path,
          &key, sizeof(*dev_item));
 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
 if (ret)
  goto out;

 leaf = path->nodes[0];
 dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_item);

 btrfs_set_device_id(leaf, dev_item, device->devid);
 btrfs_set_device_generation(leaf, dev_item, 0);
 btrfs_set_device_type(leaf, dev_item, device->type);
 btrfs_set_device_io_align(leaf, dev_item, device->io_align);
 btrfs_set_device_io_width(leaf, dev_item, device->io_width);
 btrfs_set_device_sector_size(leaf, dev_item, device->sector_size);
 btrfs_set_device_total_bytes(leaf, dev_item,
         btrfs_device_get_disk_total_bytes(device));
 btrfs_set_device_bytes_used(leaf, dev_item,
        btrfs_device_get_bytes_used(device));
 btrfs_set_device_group(leaf, dev_item, 0);
 btrfs_set_device_seek_speed(leaf, dev_item, 0);
 btrfs_set_device_bandwidth(leaf, dev_item, 0);
 btrfs_set_device_start_offset(leaf, dev_item, 0);

 ptr = btrfs_device_uuid(dev_item);
 write_extent_buffer(leaf, device->uuid, ptr, BTRFS_UUID_SIZE);
 ptr = btrfs_device_fsid(dev_item);
 write_extent_buffer(leaf, trans->fs_info->fs_devices->metadata_uuid,
       ptr, BTRFS_FSID_SIZE);

 ret = 0;
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * Function to update ctime/mtime for a given device path.
 * Mainly used for ctime/mtime based probe like libblkid.
 *
 * We don't care about errors here, this is just to be kind to userspace.
 */
static void update_dev_time(const char *device_path)
{
 struct path path;
 int ret;

 ret = kern_path(device_path, LOOKUP_FOLLOW, &path);
 if (ret)
  return;

 inode_update_time(d_inode(path.dentry), S_MTIME | S_CTIME | S_VERSION);
 path_put(&path);
}

static int btrfs_rm_dev_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_device *device)
{
 struct btrfs_root *root = device->fs_info->chunk_root;
 int ret;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
 key.offset = device->devid;

 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
 if (ret) {
  if (ret > 0)
   ret = -ENOENT;
  goto out;
 }

 ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * Verify that @num_devices satisfies the RAID profile constraints in the whole
 * filesystem. It's up to the caller to adjust that number regarding eg. device
 * replace.
 */
static int btrfs_check_raid_min_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info,
  u64 num_devices)
{
 u64 all_avail;
 unsigned seq;
 int i;

 do {
  seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);

  all_avail = fs_info->avail_data_alloc_bits |
       fs_info->avail_system_alloc_bits |
       fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
 } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));

 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
  if (!(all_avail & btrfs_raid_array[i].bg_flag))
   continue;

  if (num_devices < btrfs_raid_array[i].devs_min)
   return btrfs_raid_array[i].mindev_error;
 }

 return 0;
}

static struct btrfs_device * btrfs_find_next_active_device(
  struct btrfs_fs_devices *fs_devs, struct btrfs_device *device)
{
 struct btrfs_device *next_device;

 list_for_each_entry(next_device, &fs_devs->devices, dev_list) {
  if (next_device != device &&
      !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &next_device->dev_state)
      && next_device->bdev)
   return next_device;
 }

 return NULL;
}

/*
 * Helper function to check if the given device is part of s_bdev / latest_dev
 * and replace it with the provided or the next active device, in the context
 * where this function called, there should be always be another device (or
 * this_dev) which is active.
 */
void __cold btrfs_assign_next_active_device(struct btrfs_device *device,
         struct btrfs_device *next_device)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;

 if (!next_device)
  next_device = btrfs_find_next_active_device(fs_info->fs_devices,
           device);
 ASSERT(next_device);

 if (fs_info->sb->s_bdev &&
   (fs_info->sb->s_bdev == device->bdev))
  fs_info->sb->s_bdev = next_device->bdev;

 if (fs_info->fs_devices->latest_dev->bdev == device->bdev)
  fs_info->fs_devices->latest_dev = next_device;
}

/*
 * Return btrfs_fs_devices::num_devices excluding the device that's being
 * currently replaced.
 */
static u64 btrfs_num_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 u64 num_devices = fs_info->fs_devices->num_devices;

 down_read(&fs_info->dev_replace.rwsem);
 if (btrfs_dev_replace_is_ongoing(&fs_info->dev_replace)) {
  ASSERT(num_devices > 1, "num_devices=%llu", num_devices);
  num_devices--;
 }
 up_read(&fs_info->dev_replace.rwsem);

 return num_devices;
}

static void btrfs_scratch_superblock(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         struct block_device *bdev, int copy_num)
{
 struct btrfs_super_block *disk_super;
 const size_t len = sizeof(disk_super->magic);
 const u64 bytenr = btrfs_sb_offset(copy_num);
 int ret;

 disk_super = btrfs_read_disk_super(bdev, copy_num, false);
 if (IS_ERR(disk_super))
  return;

 memset(&disk_super->magic, 0, len);
 folio_mark_dirty(virt_to_folio(disk_super));
 btrfs_release_disk_super(disk_super);

 ret = sync_blockdev_range(bdev, bytenr, bytenr + len - 1);
 if (ret)
  btrfs_warn(fs_info, "error clearing superblock number %d (%d)",
   copy_num, ret);
}

void btrfs_scratch_superblocks(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_device *device)
{
 int copy_num;
 struct block_device *bdev = device->bdev;

 if (!bdev)
  return;

 for (copy_num = 0; copy_num < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; copy_num++) {
  if (bdev_is_zoned(bdev))
   btrfs_reset_sb_log_zones(bdev, copy_num);
  else
   btrfs_scratch_superblock(fs_info, bdev, copy_num);
 }

 /* Notify udev that device has changed */
 btrfs_kobject_uevent(bdev, KOBJ_CHANGE);

 /* Update ctime/mtime for device path for libblkid */
 update_dev_time(rcu_dereference_raw(device->name));
}

int btrfs_rm_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_dev_lookup_args *args,
      struct file **bdev_file)
{
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_fs_devices *cur_devices;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 u64 num_devices;
 int ret = 0;

 if (btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2)) {
  btrfs_err(fs_info, "device remove not supported on extent tree v2 yet");
  return -EINVAL;
 }

 /*
  * The device list in fs_devices is accessed without locks (neither
  * uuid_mutex nor device_list_mutex) as it won't change on a mounted
  * filesystem and another device rm cannot run.
 */
 num_devices = btrfs_num_devices(fs_info);

 ret = btrfs_check_raid_min_devices(fs_info, num_devices - 1);
 if (ret)
  return ret;

 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, args);
 if (!device) {
  if (args->missing)
   ret = BTRFS_ERROR_DEV_MISSING_NOT_FOUND;
  else
   ret = -ENOENT;
  return ret;
 }

 if (btrfs_pinned_by_swapfile(fs_info, device)) {
  btrfs_warn(fs_info,
    "cannot remove device %s (devid %llu) due to active swapfile",
      btrfs_dev_name(device), device->devid);
  return -ETXTBSY;
 }

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
  return BTRFS_ERROR_DEV_TGT_REPLACE;

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
     fs_info->fs_devices->rw_devices == 1)
  return BTRFS_ERROR_DEV_ONLY_WRITABLE;

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
  mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
  list_del_init(&device->dev_alloc_list);
  device->fs_devices->rw_devices--;
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
 }

 ret = btrfs_shrink_device(device, 0);
 if (ret)
  goto error_undo;

 trans = btrfs_start_transaction(fs_info->chunk_root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto error_undo;
 }

 ret = btrfs_rm_dev_item(trans, device);
 if (ret) {
  /* Any error in dev item removal is critical */
  btrfs_crit(fs_info,
      "failed to remove device item for devid %llu: %d",
      device->devid, ret);
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  btrfs_end_transaction(trans);
  return ret;
 }

 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
 btrfs_scrub_cancel_dev(device);

 /*
  * the device list mutex makes sure that we don't change
  * the device list while someone else is writing out all
  * the device supers. Whoever is writing all supers, should
  * lock the device list mutex before getting the number of
  * devices in the super block (super_copy). Conversely,
  * whoever updates the number of devices in the super block
  * (super_copy) should hold the device list mutex.
 */

 /*
  * In normal cases the cur_devices == fs_devices. But in case
  * of deleting a seed device, the cur_devices should point to
  * its own fs_devices listed under the fs_devices->seed_list.
 */
 cur_devices = device->fs_devices;
 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 list_del_rcu(&device->dev_list);

 cur_devices->num_devices--;
 cur_devices->total_devices--;
 /* Update total_devices of the parent fs_devices if it's seed */
 if (cur_devices != fs_devices)
  fs_devices->total_devices--;

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state))
  cur_devices->missing_devices--;

 btrfs_assign_next_active_device(device, NULL);

 if (device->bdev_file) {
  cur_devices->open_devices--;
  /* remove sysfs entry */
  btrfs_sysfs_remove_device(device);
 }

 num_devices = btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy) - 1;
 btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy, num_devices);
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 /*
  * At this point, the device is zero sized and detached from the
  * devices list.  All that's left is to zero out the old supers and
  * free the device.
  *
  * We cannot call btrfs_close_bdev() here because we're holding the sb
  * write lock, and bdev_fput() on the block device will pull in the
  * ->open_mutex on the block device and it's dependencies.  Instead
  *  just flush the device and let the caller do the final bdev_release.
 */
 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
  btrfs_scratch_superblocks(fs_info, device);
  if (device->bdev) {
   sync_blockdev(device->bdev);
   invalidate_bdev(device->bdev);
  }
 }

 *bdev_file = device->bdev_file;
 synchronize_rcu();
 btrfs_free_device(device);

 /*
  * This can happen if cur_devices is the private seed devices list.  We
  * cannot call close_fs_devices() here because it expects the uuid_mutex
  * to be held, but in fact we don't need that for the private
  * seed_devices, we can simply decrement cur_devices->opened and then
  * remove it from our list and free the fs_devices.
 */
 if (cur_devices->num_devices == 0) {
  list_del_init(&cur_devices->seed_list);
  ASSERT(cur_devices->opened == 1, "opened=%d", cur_devices->opened);
  cur_devices->opened--;
  free_fs_devices(cur_devices);
 }

 ret = btrfs_commit_transaction(trans);

 return ret;

error_undo:
 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
  mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
  list_add(&device->dev_alloc_list,
    &fs_devices->alloc_list);
  device->fs_devices->rw_devices++;
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
 }
 return ret;
}

void btrfs_rm_dev_replace_remove_srcdev(struct btrfs_device *srcdev)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices;

 lockdep_assert_held(&srcdev->fs_info->fs_devices->device_list_mutex);

 /*
  * in case of fs with no seed, srcdev->fs_devices will point
  * to fs_devices of fs_info. However when the dev being replaced is
  * a seed dev it will point to the seed's local fs_devices. In short
  * srcdev will have its correct fs_devices in both the cases.
 */
 fs_devices = srcdev->fs_devices;

 list_del_rcu(&srcdev->dev_list);
 list_del(&srcdev->dev_alloc_list);
 fs_devices->num_devices--;
 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &srcdev->dev_state))
  fs_devices->missing_devices--;

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &srcdev->dev_state))
  fs_devices->rw_devices--;

 if (srcdev->bdev)
  fs_devices->open_devices--;
}

void btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev(struct btrfs_device *srcdev)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = srcdev->fs_devices;

 mutex_lock(&uuid_mutex);

 btrfs_close_bdev(srcdev);
 synchronize_rcu();
 btrfs_free_device(srcdev);

 /* if this is no devs we rather delete the fs_devices */
 if (!fs_devices->num_devices) {
  /*
   * On a mounted FS, num_devices can't be zero unless it's a
   * seed. In case of a seed device being replaced, the replace
   * target added to the sprout FS, so there will be no more
   * device left under the seed FS.
 */
  ASSERT(fs_devices->seeding);

  list_del_init(&fs_devices->seed_list);
  close_fs_devices(fs_devices);
  free_fs_devices(fs_devices);
 }
 mutex_unlock(&uuid_mutex);
}

void btrfs_destroy_dev_replace_tgtdev(struct btrfs_device *tgtdev)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = tgtdev->fs_info->fs_devices;

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);

 btrfs_sysfs_remove_device(tgtdev);

 if (tgtdev->bdev)
  fs_devices->open_devices--;

 fs_devices->num_devices--;

 btrfs_assign_next_active_device(tgtdev, NULL);

 list_del_rcu(&tgtdev->dev_list);

 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 btrfs_scratch_superblocks(tgtdev->fs_info, tgtdev);

 btrfs_close_bdev(tgtdev);
 synchronize_rcu();
 btrfs_free_device(tgtdev);
}

/*
 * Populate args from device at path.
 *
 * @fs_info: the filesystem
 * @args: the args to populate
 * @path: the path to the device
 *
 * This will read the super block of the device at @path and populate @args with
 * the devid, fsid, and uuid.  This is meant to be used for ioctls that need to
 * lookup a device to operate on, but need to do it before we take any locks.
 * This properly handles the special case of "missing" that a user may pass in,
 * and does some basic sanity checks.  The caller must make sure that @path is
 * properly NUL terminated before calling in, and must call
 * btrfs_put_dev_args_from_path() in order to free up the temporary fsid and
 * uuid buffers.
 *
 * Return: 0 for success, -errno for failure
 */
int btrfs_get_dev_args_from_path(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_dev_lookup_args *args,
     const char *path)
{
 struct btrfs_super_block *disk_super;
 struct file *bdev_file;
 int ret;

 if (!path || !path[0])
  return -EINVAL;
 if (!strcmp(path, "missing")) {
  args->missing = true;
  return 0;
 }

 args->uuid = kzalloc(BTRFS_UUID_SIZE, GFP_KERNEL);
 args->fsid = kzalloc(BTRFS_FSID_SIZE, GFP_KERNEL);
 if (!args->uuid || !args->fsid) {
  btrfs_put_dev_args_from_path(args);
  return -ENOMEM;
 }

 ret = btrfs_get_bdev_and_sb(path, BLK_OPEN_READ, NULL, 0,
        &bdev_file, &disk_super);
 if (ret) {
  btrfs_put_dev_args_from_path(args);
  return ret;
 }

 args->devid = btrfs_stack_device_id(&disk_super->dev_item);
 memcpy(args->uuid, disk_super->dev_item.uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
 if (btrfs_fs_incompat(fs_info, METADATA_UUID))
  memcpy(args->fsid, disk_super->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE);
 else
  memcpy(args->fsid, disk_super->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
 btrfs_release_disk_super(disk_super);
 bdev_fput(bdev_file);
 return 0;
}

/*
 * Only use this jointly with btrfs_get_dev_args_from_path() because we will
 * allocate our ->uuid and ->fsid pointers, everybody else uses local variables
 * that don't need to be freed.
 */
void btrfs_put_dev_args_from_path(struct btrfs_dev_lookup_args *args)
{
 kfree(args->uuid);
 kfree(args->fsid);
 args->uuid = NULL;
 args->fsid = NULL;
}

struct btrfs_device *btrfs_find_device_by_devspec(
  struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 devid,
  const char *device_path)
{
 BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
 struct btrfs_device *device;
 int ret;

 if (devid) {
  args.devid = devid;
  device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
  if (!device)
   return ERR_PTR(-ENOENT);
  return device;
 }

 ret = btrfs_get_dev_args_from_path(fs_info, &args, device_path);
 if (ret)
  return ERR_PTR(ret);
 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
 btrfs_put_dev_args_from_path(&args);
 if (!device)
  return ERR_PTR(-ENOENT);
 return device;
}

static struct btrfs_fs_devices *btrfs_init_sprout(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 struct btrfs_fs_devices *old_devices;
 struct btrfs_fs_devices *seed_devices;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
 if (!fs_devices->seeding)
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 /*
  * Private copy of the seed devices, anchored at
  * fs_info->fs_devices->seed_list
 */
 seed_devices = alloc_fs_devices(NULL);
 if (IS_ERR(seed_devices))
  return seed_devices;

 /*
  * It's necessary to retain a copy of the original seed fs_devices in
  * fs_uuids so that filesystems which have been seeded can successfully
  * reference the seed device from open_seed_devices. This also supports
  * multiple fs seed.
 */
 old_devices = clone_fs_devices(fs_devices);
 if (IS_ERR(old_devices)) {
  kfree(seed_devices);
  return old_devices;
 }

 list_add(&old_devices->fs_list, &fs_uuids);

 memcpy(seed_devices, fs_devices, sizeof(*seed_devices));
 seed_devices->opened = 1;
 INIT_LIST_HEAD(&seed_devices->devices);
 INIT_LIST_HEAD(&seed_devices->alloc_list);
 mutex_init(&seed_devices->device_list_mutex);

 return seed_devices;
}

/*
 * Splice seed devices into the sprout fs_devices.
 * Generate a new fsid for the sprouted read-write filesystem.
 */
static void btrfs_setup_sprout(struct btrfs_fs_info *fs_info,
          struct btrfs_fs_devices *seed_devices)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 struct btrfs_super_block *disk_super = fs_info->super_copy;
 struct btrfs_device *device;
 u64 super_flags;

 /*
  * We are updating the fsid, the thread leading to device_list_add()
  * could race, so uuid_mutex is needed.
 */
 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);

 /*
  * The threads listed below may traverse dev_list but can do that without
  * device_list_mutex:
  * - All device ops and balance - as we are in btrfs_exclop_start.
  * - Various dev_list readers - are using RCU.
  * - btrfs_ioctl_fitrim() - is using RCU.
  *
  * For-read threads as below are using device_list_mutex:
  * - Readonly scrub btrfs_scrub_dev()
  * - Readonly scrub btrfs_scrub_progress()
  * - btrfs_get_dev_stats()
 */
 lockdep_assert_held(&fs_devices->device_list_mutex);

 list_splice_init_rcu(&fs_devices->devices, &seed_devices->devices,
         synchronize_rcu);
 list_for_each_entry(device, &seed_devices->devices, dev_list)
  device->fs_devices = seed_devices;

 fs_devices->seeding = false;
 fs_devices->num_devices = 0;
 fs_devices->open_devices = 0;
 fs_devices->missing_devices = 0;
 fs_devices->rotating = false;
 list_add(&seed_devices->seed_list, &fs_devices->seed_list);

 generate_random_uuid(fs_devices->fsid);
 memcpy(fs_devices->metadata_uuid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);
 memcpy(disk_super->fsid, fs_devices->fsid, BTRFS_FSID_SIZE);

 super_flags = btrfs_super_flags(disk_super) &
        ~BTRFS_SUPER_FLAG_SEEDING;
 btrfs_set_super_flags(disk_super, super_flags);
}

/*
 * Store the expected generation for seed devices in device items.
 */
static int btrfs_finish_sprout(struct btrfs_trans_handle *trans)
{
 BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_dev_item *dev_item;
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_key key;
 u8 fs_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
 u8 dev_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
 int ret;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
 key.offset = 0;

 while (1) {
  btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
  ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
  btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
  if (ret < 0)
   goto error;

  leaf = path->nodes[0];
next_slot:
  if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
   ret = btrfs_next_leaf(root, path);
   if (ret > 0)
    break;
   if (ret < 0)
    goto error;
   leaf = path->nodes[0];
   btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
   btrfs_release_path(path);
   continue;
  }

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  if (key.objectid != BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID ||
      key.type != BTRFS_DEV_ITEM_KEY)
   break;

  dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
       struct btrfs_dev_item);
  args.devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
  read_extent_buffer(leaf, dev_uuid, btrfs_device_uuid(dev_item),
       BTRFS_UUID_SIZE);
  read_extent_buffer(leaf, fs_uuid, btrfs_device_fsid(dev_item),
       BTRFS_FSID_SIZE);
  args.uuid = dev_uuid;
  args.fsid = fs_uuid;
  device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
  BUG_ON(!device); /* Logic error */

  if (device->fs_devices->seeding)
   btrfs_set_device_generation(leaf, dev_item,
          device->generation);

  path->slots[0]++;
  goto next_slot;
 }
 ret = 0;
error:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

int btrfs_init_new_device(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *device_path)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_device *device;
 struct file *bdev_file;
 struct super_block *sb = fs_info->sb;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 struct btrfs_fs_devices *seed_devices = NULL;
 u64 orig_super_total_bytes;
 u64 orig_super_num_devices;
 int ret = 0;
 bool seeding_dev = false;
 bool locked = false;

 if (sb_rdonly(sb) && !fs_devices->seeding)
  return -EROFS;

 bdev_file = bdev_file_open_by_path(device_path, BLK_OPEN_WRITE,
        fs_info->sb, &fs_holder_ops);
 if (IS_ERR(bdev_file))
  return PTR_ERR(bdev_file);

 if (!btrfs_check_device_zone_type(fs_info, file_bdev(bdev_file))) {
  ret = -EINVAL;
  goto error;
 }

 if (bdev_nr_bytes(file_bdev(bdev_file)) <= BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED) {
  ret = -EINVAL;
  goto error;
 }

 if (fs_devices->seeding) {
  seeding_dev = true;
  down_write(&sb->s_umount);
  mutex_lock(&uuid_mutex);
  locked = true;
 }

 sync_blockdev(file_bdev(bdev_file));

 rcu_read_lock();
 list_for_each_entry_rcu(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
  if (device->bdev == file_bdev(bdev_file)) {
   ret = -EEXIST;
   rcu_read_unlock();
   goto error;
  }
 }
 rcu_read_unlock();

 device = btrfs_alloc_device(fs_info, NULL, NULL, device_path);
 if (IS_ERR(device)) {
  /* we can safely leave the fs_devices entry around */
  ret = PTR_ERR(device);
  goto error;
 }

 device->fs_info = fs_info;
 device->bdev_file = bdev_file;
 device->bdev = file_bdev(bdev_file);
 ret = lookup_bdev(device_path, &device->devt);
 if (ret)
  goto error_free_device;

 ret = btrfs_get_dev_zone_info(device, false);
 if (ret)
  goto error_free_device;

 trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto error_free_zone;
 }

 set_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state);
 device->generation = trans->transid;
 device->io_width = fs_info->sectorsize;
 device->io_align = fs_info->sectorsize;
 device->sector_size = fs_info->sectorsize;
 device->total_bytes =
  round_down(bdev_nr_bytes(device->bdev), fs_info->sectorsize);
 device->disk_total_bytes = device->total_bytes;
 device->commit_total_bytes = device->total_bytes;
 set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);
 device->dev_stats_valid = 1;
 set_blocksize(device->bdev_file, BTRFS_BDEV_BLOCKSIZE);

 if (seeding_dev) {
  /* GFP_KERNEL allocation must not be under device_list_mutex */
  seed_devices = btrfs_init_sprout(fs_info);
  if (IS_ERR(seed_devices)) {
   ret = PTR_ERR(seed_devices);
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto error_trans;
  }
 }

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 if (seeding_dev) {
  btrfs_setup_sprout(fs_info, seed_devices);
  btrfs_assign_next_active_device(fs_info->fs_devices->latest_dev,
      device);
 }

 device->fs_devices = fs_devices;

 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
 list_add_rcu(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
 list_add(&device->dev_alloc_list, &fs_devices->alloc_list);
 fs_devices->num_devices++;
 fs_devices->open_devices++;
 fs_devices->rw_devices++;
 fs_devices->total_devices++;
 fs_devices->total_rw_bytes += device->total_bytes;

 atomic64_add(device->total_bytes, &fs_info->free_chunk_space);

 if (!bdev_nonrot(device->bdev))
  fs_devices->rotating = true;

 orig_super_total_bytes = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
 btrfs_set_super_total_bytes(fs_info->super_copy,
  round_down(orig_super_total_bytes + device->total_bytes,
      fs_info->sectorsize));

 orig_super_num_devices = btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy);
 btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy,
        orig_super_num_devices + 1);

 /*
  * we've got more storage, clear any full flags on the space
  * infos
 */
 btrfs_clear_space_info_full(fs_info);

 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);

 /* Add sysfs device entry */
 btrfs_sysfs_add_device(device);

 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 if (seeding_dev) {
  mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
  ret = init_first_rw_device(trans);
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto error_sysfs;
  }
 }

 ret = btrfs_add_dev_item(trans, device);
 if (ret) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto error_sysfs;
 }

 if (seeding_dev) {
  ret = btrfs_finish_sprout(trans);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto error_sysfs;
  }

  /*
   * fs_devices now represents the newly sprouted filesystem and
   * its fsid has been changed by btrfs_sprout_splice().
 */
  btrfs_sysfs_update_sprout_fsid(fs_devices);
 }

 ret = btrfs_commit_transaction(trans);

 if (seeding_dev) {
  mutex_unlock(&uuid_mutex);
  up_write(&sb->s_umount);
  locked = false;

  if (ret) /* transaction commit */
   return ret;

  ret = btrfs_relocate_sys_chunks(fs_info);
  if (ret < 0)
   btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret,
        "Failed to relocate sys chunks after device initialization. This can be fixed using the \"btrfs balance\" command.");
  trans = btrfs_attach_transaction(root);
  if (IS_ERR(trans)) {
   if (PTR_ERR(trans) == -ENOENT)
    return 0;
   ret = PTR_ERR(trans);
   trans = NULL;
   goto error_sysfs;
  }
  ret = btrfs_commit_transaction(trans);
 }

 /*
  * Now that we have written a new super block to this device, check all
  * other fs_devices list if device_path alienates any other scanned
  * device.
  * We can ignore the return value as it typically returns -EINVAL and
  * only succeeds if the device was an alien.
 */
 btrfs_forget_devices(device->devt);

 /* Update ctime/mtime for blkid or udev */
 update_dev_time(device_path);

 return ret;

error_sysfs:
 btrfs_sysfs_remove_device(device);
 mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
 list_del_rcu(&device->dev_list);
 list_del(&device->dev_alloc_list);
 fs_info->fs_devices->num_devices--;
 fs_info->fs_devices->open_devices--;
 fs_info->fs_devices->rw_devices--;
 fs_info->fs_devices->total_devices--;
 fs_info->fs_devices->total_rw_bytes -= device->total_bytes;
 atomic64_sub(device->total_bytes, &fs_info->free_chunk_space);
 btrfs_set_super_total_bytes(fs_info->super_copy,
        orig_super_total_bytes);
 btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy,
        orig_super_num_devices);
 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
 mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
error_trans:
 if (trans)
  btrfs_end_transaction(trans);
error_free_zone:
 btrfs_destroy_dev_zone_info(device);
error_free_device:
 btrfs_free_device(device);
error:
 bdev_fput(bdev_file);
 if (locked) {
  mutex_unlock(&uuid_mutex);
  up_write(&sb->s_umount);
 }
 return ret;
}

static noinline int btrfs_update_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_device *device)
{
 int ret;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_root *root = device->fs_info->chunk_root;
 struct btrfs_dev_item *dev_item;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_key key;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_DEV_ITEM_KEY;
 key.offset = device->devid;

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
 if (ret < 0)
  goto out;

 if (ret > 0) {
  ret = -ENOENT;
  goto out;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_item);

 btrfs_set_device_id(leaf, dev_item, device->devid);
 btrfs_set_device_type(leaf, dev_item, device->type);
 btrfs_set_device_io_align(leaf, dev_item, device->io_align);
 btrfs_set_device_io_width(leaf, dev_item, device->io_width);
 btrfs_set_device_sector_size(leaf, dev_item, device->sector_size);
 btrfs_set_device_total_bytes(leaf, dev_item,
         btrfs_device_get_disk_total_bytes(device));
 btrfs_set_device_bytes_used(leaf, dev_item,
        btrfs_device_get_bytes_used(device));
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

int btrfs_grow_device(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_device *device, u64 new_size)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
 struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
 u64 old_total;
 u64 diff;
 int ret;

 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state))
  return -EACCES;

 new_size = round_down(new_size, fs_info->sectorsize);

 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
 old_total = btrfs_super_total_bytes(super_copy);
 diff = round_down(new_size - device->total_bytes, fs_info->sectorsize);

 if (new_size <= device->total_bytes ||
     test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
  return -EINVAL;
 }

 btrfs_set_super_total_bytes(super_copy,
   round_down(old_total + diff, fs_info->sectorsize));
 device->fs_devices->total_rw_bytes += diff;
 atomic64_add(diff, &fs_info->free_chunk_space);

 btrfs_device_set_total_bytes(device, new_size);
 btrfs_device_set_disk_total_bytes(device, new_size);
 btrfs_clear_space_info_full(device->fs_info);
 if (list_empty(&device->post_commit_list))
  list_add_tail(&device->post_commit_list,
         &trans->transaction->dev_update_list);
 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);

 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
 ret = btrfs_update_device(trans, device);
 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);

 return ret;
}

static int btrfs_free_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
 int ret;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
 key.offset = chunk_offset;

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret < 0)
  goto out;
 else if (ret > 0) { /* Logic error or corruption */
  btrfs_err(fs_info, "failed to lookup chunk %llu when freeing",
     chunk_offset);
  btrfs_abort_transaction(trans, -ENOENT);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
 if (ret < 0) {
  btrfs_err(fs_info, "failed to delete chunk %llu item", chunk_offset);
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

static int btrfs_del_sys_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
{
 struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
 struct btrfs_disk_key *disk_key;
 struct btrfs_chunk *chunk;
 u8 *ptr;
 int ret = 0;
 u32 num_stripes;
 u32 array_size;
 u32 len = 0;
 u32 cur;
 struct btrfs_key key;

 lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
 array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);

 ptr = super_copy->sys_chunk_array;
 cur = 0;

 while (cur < array_size) {
  disk_key = (struct btrfs_disk_key *)ptr;
  btrfs_disk_key_to_cpu(&key, disk_key);

  len = sizeof(*disk_key);

  if (key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
   chunk = (struct btrfs_chunk *)(ptr + len);
   num_stripes = btrfs_stack_chunk_num_stripes(chunk);
   len += btrfs_chunk_item_size(num_stripes);
  } else {
   ret = -EIO;
   break;
  }
  if (key.objectid == BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID &&
      key.offset == chunk_offset) {
   memmove(ptr, ptr + len, array_size - (cur + len));
   array_size -= len;
   btrfs_set_super_sys_array_size(super_copy, array_size);
  } else {
   ptr += len;
   cur += len;
  }
 }
 return ret;
}

struct btrfs_chunk_map *btrfs_find_chunk_map_nolock(struct btrfs_fs_info *fs_info,
          u64 logical, u64 length)
{
 struct rb_node *node = fs_info->mapping_tree.rb_root.rb_node;
 struct rb_node *prev = NULL;
 struct rb_node *orig_prev;
 struct btrfs_chunk_map *map;
 struct btrfs_chunk_map *prev_map = NULL;

 while (node) {
  map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
  prev = node;
  prev_map = map;

  if (logical < map->start) {
   node = node->rb_left;
  } else if (logical >= map->start + map->chunk_len) {
   node = node->rb_right;
  } else {
   refcount_inc(&map->refs);
   return map;
  }
 }

 if (!prev)
  return NULL;

 orig_prev = prev;
 while (prev && logical >= prev_map->start + prev_map->chunk_len) {
  prev = rb_next(prev);
  prev_map = rb_entry(prev, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
 }

 if (!prev) {
  prev = orig_prev;
  prev_map = rb_entry(prev, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
  while (prev && logical < prev_map->start) {
   prev = rb_prev(prev);
   prev_map = rb_entry(prev, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
  }
 }

 if (prev) {
  u64 end = logical + length;

  /*
   * Caller can pass a U64_MAX length when it wants to get any
   * chunk starting at an offset of 'logical' or higher, so deal
   * with underflow by resetting the end offset to U64_MAX.
 */
  if (end < logical)
   end = U64_MAX;

  if (end > prev_map->start &&
      logical < prev_map->start + prev_map->chunk_len) {
   refcount_inc(&prev_map->refs);
   return prev_map;
  }
 }

 return NULL;
}

struct btrfs_chunk_map *btrfs_find_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info,
          u64 logical, u64 length)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;

 read_lock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 map = btrfs_find_chunk_map_nolock(fs_info, logical, length);
 read_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);

 return map;
}

/*
 * Find the mapping containing the given logical extent.
 *
 * @logical: Logical block offset in bytes.
 * @length: Length of extent in bytes.
 *
 * Return: Chunk mapping or ERR_PTR.
 */
struct btrfs_chunk_map *btrfs_get_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         u64 logical, u64 length)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;

 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, logical, length);

 if (unlikely(!map)) {
  btrfs_crit(fs_info,
      "unable to find chunk map for logical %llu length %llu",
      logical, length);
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 }

 if (unlikely(map->start > logical || map->start + map->chunk_len <= logical)) {
  btrfs_crit(fs_info,
      "found a bad chunk map, wanted %llu-%llu, found %llu-%llu",
      logical, logical + length, map->start,
      map->start + map->chunk_len);
  btrfs_free_chunk_map(map);
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 }

 /* Callers are responsible for dropping the reference. */
 return map;
}

static int remove_chunk_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_chunk_map *map, u64 chunk_offset)
{
 int i;

 /*
  * Removing chunk items and updating the device items in the chunks btree
  * requires holding the chunk_mutex.
  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for the details.
 */
 lockdep_assert_held(&trans->fs_info->chunk_mutex);

 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  int ret;

  ret = btrfs_update_device(trans, map->stripes[i].dev);
  if (ret)
   return ret;
 }

 return btrfs_free_chunk(trans, chunk_offset);
}

int btrfs_remove_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 chunk_offset)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_chunk_map *map;
 u64 dev_extent_len = 0;
 int i, ret = 0;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
 if (IS_ERR(map)) {
  /*
   * This is a logic error, but we don't want to just rely on the
   * user having built with ASSERT enabled, so if ASSERT doesn't
   * do anything we still error out.
 */
  DEBUG_WARN("errr %ld reading chunk map at offset %llu",
      PTR_ERR(map), chunk_offset);
  return PTR_ERR(map);
 }

 /*
  * First delete the device extent items from the devices btree.
  * We take the device_list_mutex to avoid racing with the finishing phase
  * of a device replace operation. See the comment below before acquiring
  * fs_info->chunk_mutex. Note that here we do not acquire the chunk_mutex
  * because that can result in a deadlock when deleting the device extent
  * items from the devices btree - COWing an extent buffer from the btree
  * may result in allocating a new metadata chunk, which would attempt to
  * lock again fs_info->chunk_mutex.
 */
 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
  ret = btrfs_free_dev_extent(trans, device,
         map->stripes[i].physical,
         &dev_extent_len);
  if (ret) {
   mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }

  if (device->bytes_used > 0) {
   mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
   btrfs_device_set_bytes_used(device,
     device->bytes_used - dev_extent_len);
   atomic64_add(dev_extent_len, &fs_info->free_chunk_space);
   btrfs_clear_space_info_full(fs_info);

   if (list_empty(&device->post_commit_list)) {
    list_add_tail(&device->post_commit_list,
           &trans->transaction->dev_update_list);
   }

   mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
  }
 }
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 /*
  * We acquire fs_info->chunk_mutex for 2 reasons:
  *
  * 1) Just like with the first phase of the chunk allocation, we must
  *    reserve system space, do all chunk btree updates and deletions, and
  *    update the system chunk array in the superblock while holding this
  *    mutex. This is for similar reasons as explained on the comment at
  *    the top of btrfs_chunk_alloc();
  *
  * 2) Prevent races with the final phase of a device replace operation
  *    that replaces the device object associated with the map's stripes,
  *    because the device object's id can change at any time during that
  *    final phase of the device replace operation
  *    (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
  *    replaced device and then see it with an ID of
  *    BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID, which would cause a failure when updating
  *    the device item, which does not exists on the chunk btree.
  *    The finishing phase of device replace acquires both the
  *    device_list_mutex and the chunk_mutex, in that order, so we are
  *    safe by just acquiring the chunk_mutex.
 */
 trans->removing_chunk = true;
 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);

 check_system_chunk(trans, map->type);

 ret = remove_chunk_item(trans, map, chunk_offset);
 /*
  * Normally we should not get -ENOSPC since we reserved space before
  * through the call to check_system_chunk().
  *
  * Despite our system space_info having enough free space, we may not
  * be able to allocate extents from its block groups, because all have
  * an incompatible profile, which will force us to allocate a new system
  * block group with the right profile, or right after we called
  * check_system_space() above, a scrub turned the only system block group
  * with enough free space into RO mode.
  * This is explained with more detail at do_chunk_alloc().
  *
  * So if we get -ENOSPC, allocate a new system chunk and retry once.
 */
 if (ret == -ENOSPC) {
  const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
  struct btrfs_block_group *sys_bg;
  struct btrfs_space_info *space_info;

  space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, sys_flags);
  if (!space_info) {
   ret = -EINVAL;
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }

  sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, space_info, sys_flags);
  if (IS_ERR(sys_bg)) {
   ret = PTR_ERR(sys_bg);
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }

  ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }

  ret = remove_chunk_item(trans, map, chunk_offset);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }
 } else if (ret) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

 trace_btrfs_chunk_free(fs_info, map, chunk_offset, map->chunk_len);

 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
  ret = btrfs_del_sys_chunk(fs_info, chunk_offset);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }
 }

 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
 trans->removing_chunk = false;

 /*
  * We are done with chunk btree updates and deletions, so release the
  * system space we previously reserved (with check_system_chunk()).
 */
 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);

 ret = btrfs_remove_block_group(trans, map);
 if (ret) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

out:
 if (trans->removing_chunk) {
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
  trans->removing_chunk = false;
 }
 /* once for us */
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ret;
}

int btrfs_relocate_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset,
    bool verbose)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_block_group *block_group;
 u64 length;
 int ret;

 if (btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2)) {
  btrfs_err(fs_info,
     "relocate: not supported on extent tree v2 yet");
  return -EINVAL;
 }

 /*
  * Prevent races with automatic removal of unused block groups.
  * After we relocate and before we remove the chunk with offset
  * chunk_offset, automatic removal of the block group can kick in,
  * resulting in a failure when calling btrfs_remove_chunk() below.
  *
  * Make sure to acquire this mutex before doing a tree search (dev
  * or chunk trees) to find chunks. Otherwise the cleaner kthread might
  * call btrfs_remove_chunk() (through btrfs_delete_unused_bgs()) after
  * we release the path used to search the chunk/dev tree and before
  * the current task acquires this mutex and calls us.
 */
 lockdep_assert_held(&fs_info->reclaim_bgs_lock);

 /* step one, relocate all the extents inside this chunk */
 btrfs_scrub_pause(fs_info);
 ret = btrfs_relocate_block_group(fs_info, chunk_offset, true);
 btrfs_scrub_continue(fs_info);
 if (ret) {
  /*
   * If we had a transaction abort, stop all running scrubs.
   * See transaction.c:cleanup_transaction() why we do it here.
 */
  if (BTRFS_FS_ERROR(fs_info))
   btrfs_scrub_cancel(fs_info);
  return ret;
 }

 block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
 if (!block_group)
  return -ENOENT;
 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
 length = block_group->length;
 btrfs_put_block_group(block_group);

 /*
  * On a zoned file system, discard the whole block group, this will
  * trigger a REQ_OP_ZONE_RESET operation on the device zone. If
  * resetting the zone fails, don't treat it as a fatal problem from the
  * filesystem's point of view.
 */
 if (btrfs_is_zoned(fs_info)) {
  ret = btrfs_discard_extent(fs_info, chunk_offset, length, NULL);
  if (ret)
   btrfs_info(fs_info,
    "failed to reset zone %llu after relocation",
    chunk_offset);
 }

 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(root->fs_info,
           chunk_offset);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  btrfs_handle_fs_error(root->fs_info, ret, NULL);
  return ret;
 }

 /*
  * step two, delete the device extents and the
  * chunk tree entries
 */
 ret = btrfs_remove_chunk(trans, chunk_offset);
 btrfs_end_transaction(trans);
 return ret;
}

static int btrfs_relocate_sys_chunks(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_chunk *chunk;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key found_key;
 u64 chunk_type;
 bool retried = false;
 int failed = 0;
 int ret;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

again:
 key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
 key.offset = (u64)-1;

 while (1) {
  mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
  ret = btrfs_search_slot(NULL, chunk_root, &key, path, 0, 0);
  if (ret < 0) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto error;
  }
  if (ret == 0) {
   /*
    * On the first search we would find chunk tree with
    * offset -1, which is not possible. On subsequent
    * loops this would find an existing item on an invalid
    * offset (one less than the previous one, wrong
    * alignment and size).
 */
   ret = -EUCLEAN;
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto error;
  }

  ret = btrfs_previous_item(chunk_root, path, key.objectid,
       key.type);
  if (ret)
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
  if (ret < 0)
   goto error;
  if (ret > 0)
   break;

  leaf = path->nodes[0];
  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, path->slots[0]);

  chunk = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
           struct btrfs_chunk);
  chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
  btrfs_release_path(path);

  if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
   ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, found_key.offset,
         true);
   if (ret == -ENOSPC)
    failed++;
   else
    BUG_ON(ret);
  }
  mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);

  if (found_key.offset == 0)
   break;
  key.offset = found_key.offset - 1;
 }
 ret = 0;
 if (failed && !retried) {
  failed = 0;
  retried = true;
  goto again;
 } else if (WARN_ON(failed && retried)) {
  ret = -ENOSPC;
 }
error:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * return 1 : allocate a data chunk successfully,
 * return <0: errors during allocating a data chunk,
 * return 0 : no need to allocate a data chunk.
 */
static int btrfs_may_alloc_data_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
          u64 chunk_offset)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 u64 bytes_used;
 u64 chunk_type;

 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
 ASSERT(cache);
 chunk_type = cache->flags;
 btrfs_put_block_group(cache);

 if (!(chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
  return 0;

 spin_lock(&fs_info->data_sinfo->lock);
 bytes_used = fs_info->data_sinfo->bytes_used;
 spin_unlock(&fs_info->data_sinfo->lock);

 if (!bytes_used) {
  struct btrfs_trans_handle *trans;
  int ret;

  trans = btrfs_join_transaction(fs_info->tree_root);
  if (IS_ERR(trans))
   return PTR_ERR(trans);

  ret = btrfs_force_chunk_alloc(trans, BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA);
  btrfs_end_transaction(trans);
  if (ret < 0)
   return ret;
  return 1;
 }

 return 0;
}

static void btrfs_disk_balance_args_to_cpu(struct btrfs_balance_args *cpu,
        const struct btrfs_disk_balance_args *disk)
{
 memset(cpu, 0, sizeof(*cpu));

 cpu->profiles = le64_to_cpu(disk->profiles);
 cpu->usage = le64_to_cpu(disk->usage);
 cpu->devid = le64_to_cpu(disk->devid);
 cpu->pstart = le64_to_cpu(disk->pstart);
 cpu->pend = le64_to_cpu(disk->pend);
 cpu->vstart = le64_to_cpu(disk->vstart);
 cpu->vend = le64_to_cpu(disk->vend);
 cpu->target = le64_to_cpu(disk->target);
 cpu->flags = le64_to_cpu(disk->flags);
 cpu->limit = le64_to_cpu(disk->limit);
 cpu->stripes_min = le32_to_cpu(disk->stripes_min);
 cpu->stripes_max = le32_to_cpu(disk->stripes_max);
}

static void btrfs_cpu_balance_args_to_disk(struct btrfs_disk_balance_args *disk,
        const struct btrfs_balance_args *cpu)
{
 memset(disk, 0, sizeof(*disk));

 disk->profiles = cpu_to_le64(cpu->profiles);
 disk->usage = cpu_to_le64(cpu->usage);
 disk->devid = cpu_to_le64(cpu->devid);
 disk->pstart = cpu_to_le64(cpu->pstart);
 disk->pend = cpu_to_le64(cpu->pend);
 disk->vstart = cpu_to_le64(cpu->vstart);
 disk->vend = cpu_to_le64(cpu->vend);
 disk->target = cpu_to_le64(cpu->target);
 disk->flags = cpu_to_le64(cpu->flags);
 disk->limit = cpu_to_le64(cpu->limit);
 disk->stripes_min = cpu_to_le32(cpu->stripes_min);
 disk->stripes_max = cpu_to_le32(cpu->stripes_max);
}

static int insert_balance_item(struct btrfs_fs_info *fs_info,
          struct btrfs_balance_control *bctl)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_balance_item *item;
 struct btrfs_disk_balance_args disk_bargs;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_key key;
 int ret, err;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  btrfs_free_path(path);
  return PTR_ERR(trans);
 }

 key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
 key.offset = 0;

 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
          sizeof(*item));
 if (ret)
  goto out;

 leaf = path->nodes[0];
 item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_balance_item);

 memzero_extent_buffer(leaf, (unsigned long)item, sizeof(*item));

 btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->data);
 btrfs_set_balance_data(leaf, item, &disk_bargs);
 btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->meta);
 btrfs_set_balance_meta(leaf, item, &disk_bargs);
 btrfs_cpu_balance_args_to_disk(&disk_bargs, &bctl->sys);
 btrfs_set_balance_sys(leaf, item, &disk_bargs);
 btrfs_set_balance_flags(leaf, item, bctl->flags);
out:
 btrfs_free_path(path);
 err = btrfs_commit_transaction(trans);
 if (err && !ret)
  ret = err;
 return ret;
}

static int del_balance_item(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;
 int ret, err;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 trans = btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  btrfs_free_path(path);
  return PTR_ERR(trans);
 }

 key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
 key.offset = 0;

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret < 0)
  goto out;
 if (ret > 0) {
  ret = -ENOENT;
  goto out;
 }

 ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
out:
 btrfs_free_path(path);
 err = btrfs_commit_transaction(trans);
 if (err && !ret)
  ret = err;
 return ret;
}

/*
 * This is a heuristic used to reduce the number of chunks balanced on
 * resume after balance was interrupted.
 */
static void update_balance_args(struct btrfs_balance_control *bctl)
{
 /*
  * Turn on soft mode for chunk types that were being converted.
 */
 if (bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
  bctl->data.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
 if (bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
  bctl->sys.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;
 if (bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
  bctl->meta.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT;

 /*
  * Turn on usage filter if is not already used.  The idea is
  * that chunks that we have already balanced should be
  * reasonably full.  Don't do it for chunks that are being
  * converted - that will keep us from relocating unconverted
  * (albeit full) chunks.
 */
 if (!(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
     !(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
     !(bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
  bctl->data.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
  bctl->data.usage = 90;
 }
 if (!(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
     !(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
     !(bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
  bctl->sys.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
  bctl->sys.usage = 90;
 }
 if (!(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
     !(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
     !(bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)) {
  bctl->meta.flags |= BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE;
  bctl->meta.usage = 90;
 }
}

/*
 * Clear the balance status in fs_info and delete the balance item from disk.
 */
static void reset_balance_state(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
 int ret;

 ASSERT(fs_info->balance_ctl);

 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
 fs_info->balance_ctl = NULL;
 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);

 kfree(bctl);
 ret = del_balance_item(fs_info);
 if (ret)
  btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret, NULL);
}

/*
 * Balance filters.  Return 1 if chunk should be filtered out
 * (should not be balanced).
 */
static bool chunk_profiles_filter(u64 chunk_type, struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 chunk_type = chunk_to_extended(chunk_type) &
    BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;

 if (bargs->profiles & chunk_type)
  return false;

 return true;
}

static bool chunk_usage_range_filter(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset,
         struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 u64 chunk_used;
 u64 user_thresh_min;
 u64 user_thresh_max;
 bool ret = true;

 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
 chunk_used = cache->used;

 if (bargs->usage_min == 0)
  user_thresh_min = 0;
 else
  user_thresh_min = mult_perc(cache->length, bargs->usage_min);

 if (bargs->usage_max == 0)
  user_thresh_max = 1;
 else if (bargs->usage_max > 100)
  user_thresh_max = cache->length;
 else
  user_thresh_max = mult_perc(cache->length, bargs->usage_max);

 if (user_thresh_min <= chunk_used && chunk_used < user_thresh_max)
  ret = false;

 btrfs_put_block_group(cache);
 return ret;
}

static bool chunk_usage_filter(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset,
          struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 u64 chunk_used, user_thresh;
 bool ret = true;

 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, chunk_offset);
 chunk_used = cache->used;

 if (bargs->usage_min == 0)
  user_thresh = 1;
 else if (bargs->usage > 100)
  user_thresh = cache->length;
 else
  user_thresh = mult_perc(cache->length, bargs->usage);

 if (chunk_used < user_thresh)
  ret = false;

 btrfs_put_block_group(cache);
 return ret;
}

static bool chunk_devid_filter(struct extent_buffer *leaf, struct btrfs_chunk *chunk,
          struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 struct btrfs_stripe *stripe;
 int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
 int i;

 for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
  stripe = btrfs_stripe_nr(chunk, i);
  if (btrfs_stripe_devid(leaf, stripe) == bargs->devid)
   return false;
 }

 return true;
}

static u64 calc_data_stripes(u64 type, int num_stripes)
{
 const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
 const int ncopies = btrfs_raid_array[index].ncopies;
 const int nparity = btrfs_raid_array[index].nparity;

 return (num_stripes - nparity) / ncopies;
}

/* [pstart, pend) */
static bool chunk_drange_filter(struct extent_buffer *leaf, struct btrfs_chunk *chunk,
    struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 struct btrfs_stripe *stripe;
 int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);
 u64 stripe_offset;
 u64 stripe_length;
 u64 type;
 int factor;
 int i;

 if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID))
  return false;

 type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
 factor = calc_data_stripes(type, num_stripes);

 for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
  stripe = btrfs_stripe_nr(chunk, i);
  if (btrfs_stripe_devid(leaf, stripe) != bargs->devid)
   continue;

  stripe_offset = btrfs_stripe_offset(leaf, stripe);
  stripe_length = btrfs_chunk_length(leaf, chunk);
  stripe_length = div_u64(stripe_length, factor);

  if (stripe_offset < bargs->pend &&
      stripe_offset + stripe_length > bargs->pstart)
   return false;
 }

 return true;
}

/* [vstart, vend) */
static bool chunk_vrange_filter(struct extent_buffer *leaf, struct btrfs_chunk *chunk,
    u64 chunk_offset, struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 if (chunk_offset < bargs->vend &&
     chunk_offset + btrfs_chunk_length(leaf, chunk) > bargs->vstart)
  /* at least part of the chunk is inside this vrange */
  return false;

 return true;
}

static bool chunk_stripes_range_filter(struct extent_buffer *leaf,
           struct btrfs_chunk *chunk,
           struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 int num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);

 if (bargs->stripes_min <= num_stripes
   && num_stripes <= bargs->stripes_max)
  return false;

 return true;
}

static bool chunk_soft_convert_filter(u64 chunk_type, struct btrfs_balance_args *bargs)
{
 if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT))
  return false;

 chunk_type = chunk_to_extended(chunk_type) &
    BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;

 if (bargs->target == chunk_type)
  return true;

 return false;
}

static bool should_balance_chunk(struct extent_buffer *leaf, struct btrfs_chunk *chunk,
     u64 chunk_offset)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
 struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
 struct btrfs_balance_args *bargs = NULL;
 u64 chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);

 /* type filter */
 if (!((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) &
       (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_TYPE_MASK))) {
  return false;
 }

 if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
  bargs = &bctl->data;
 else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
  bargs = &bctl->sys;
 else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
  bargs = &bctl->meta;

 /* profiles filter */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_PROFILES) &&
     chunk_profiles_filter(chunk_type, bargs)) {
  return false;
 }

 /* usage filter */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE) &&
     chunk_usage_filter(fs_info, chunk_offset, bargs)) {
  return false;
 } else if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE) &&
     chunk_usage_range_filter(fs_info, chunk_offset, bargs)) {
  return false;
 }

 /* devid filter */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID) &&
     chunk_devid_filter(leaf, chunk, bargs)) {
  return false;
 }

 /* drange filter, makes sense only with devid filter */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DRANGE) &&
     chunk_drange_filter(leaf, chunk, bargs)) {
  return false;
 }

 /* vrange filter */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_VRANGE) &&
     chunk_vrange_filter(leaf, chunk, chunk_offset, bargs)) {
  return false;
 }

 /* stripes filter */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_STRIPES_RANGE) &&
     chunk_stripes_range_filter(leaf, chunk, bargs)) {
  return false;
 }

 /* soft profile changing mode */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT) &&
     chunk_soft_convert_filter(chunk_type, bargs)) {
  return false;
 }

 /*
  * limited by count, must be the last filter
 */
 if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT)) {
  if (bargs->limit == 0)
   return false;
  else
   bargs->limit--;
 } else if ((bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT_RANGE)) {
  /*
   * Same logic as the 'limit' filter; the minimum cannot be
   * determined here because we do not have the global information
   * about the count of all chunks that satisfy the filters.
 */
  if (bargs->limit_max == 0)
   return false;
  else
   bargs->limit_max--;
 }

 return true;
}

static int __btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
 struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
 u64 chunk_type;
 struct btrfs_chunk *chunk;
 struct btrfs_path *path = NULL;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key found_key;
 struct extent_buffer *leaf;
 int slot;
 int ret;
 int enospc_errors = 0;
 bool counting = true;
 /* The single value limit and min/max limits use the same bytes in the */
 u64 limit_data = bctl->data.limit;
 u64 limit_meta = bctl->meta.limit;
 u64 limit_sys = bctl->sys.limit;
 u32 count_data = 0;
 u32 count_meta = 0;
 u32 count_sys = 0;
 int chunk_reserved = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path) {
  ret = -ENOMEM;
  goto error;
 }

 /* zero out stat counters */
 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
 memset(&bctl->stat, 0, sizeof(bctl->stat));
 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
again:
 if (!counting) {
  /*
   * The single value limit and min/max limits use the same bytes
   * in the
 */
  bctl->data.limit = limit_data;
  bctl->meta.limit = limit_meta;
  bctl->sys.limit = limit_sys;
 }
 key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
 key.offset = (u64)-1;

 while (1) {
  if ((!counting && atomic_read(&fs_info->balance_pause_req)) ||
      atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req)) {
   ret = -ECANCELED;
   goto error;
  }

  mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
  ret = btrfs_search_slot(NULL, chunk_root, &key, path, 0, 0);
  if (ret < 0) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto error;
  }

  /*
   * this shouldn't happen, it means the last relocate
   * failed
 */
  if (ret == 0)
   BUG(); /* FIXME break ? */

  ret = btrfs_previous_item(chunk_root, path, 0,
       BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY);
  if (ret) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   ret = 0;
   break;
  }

  leaf = path->nodes[0];
  slot = path->slots[0];
  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &found_key, slot);

  if (found_key.objectid != key.objectid) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   break;
  }

  chunk = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_chunk);
  chunk_type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);

  if (!counting) {
   spin_lock(&fs_info->balance_lock);
   bctl->stat.considered++;
   spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
  }

  ret = should_balance_chunk(leaf, chunk, found_key.offset);

  btrfs_release_path(path);
  if (!ret) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto loop;
  }

  if (counting) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   spin_lock(&fs_info->balance_lock);
   bctl->stat.expected++;
   spin_unlock(&fs_info->balance_lock);

   if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
    count_data++;
   else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
    count_sys++;
   else if (chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
    count_meta++;

   goto loop;
  }

  /*
   * Apply limit_min filter, no need to check if the LIMITS
   * filter is used, limit_min is 0 by default
 */
  if (((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
     count_data < bctl->data.limit_min)
    || ((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
     count_meta < bctl->meta.limit_min)
    || ((chunk_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) &&
     count_sys < bctl->sys.limit_min)) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto loop;
  }

  if (!chunk_reserved) {
   /*
    * We may be relocating the only data chunk we have,
    * which could potentially end up with losing data's
    * raid profile, so lets allocate an empty one in
    * advance.
 */
   ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info,
        found_key.offset);
   if (ret < 0) {
    mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
    goto error;
   } else if (ret == 1) {
    chunk_reserved = 1;
   }
  }

  ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, found_key.offset, true);
  mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
  if (ret == -ENOSPC) {
   enospc_errors++;
  } else if (ret == -ETXTBSY) {
   btrfs_info(fs_info,
    "skipping relocation of block group %llu due to active swapfile",
       found_key.offset);
   ret = 0;
  } else if (ret) {
   goto error;
  } else {
   spin_lock(&fs_info->balance_lock);
   bctl->stat.completed++;
   spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
  }
loop:
  if (found_key.offset == 0)
   break;
  key.offset = found_key.offset - 1;
 }

 if (counting) {
  btrfs_release_path(path);
  counting = false;
  goto again;
 }
error:
 btrfs_free_path(path);
 if (enospc_errors) {
  btrfs_info(fs_info, "%d enospc errors during balance",
      enospc_errors);
  if (!ret)
   ret = -ENOSPC;
 }

 return ret;
}

/*
 * See if a given profile is valid and reduced.
 *
 * @flags:     profile to validate
 * @extended:  if true @flags is treated as an extended profile
 */
static int alloc_profile_is_valid(u64 flags, int extended)
{
 u64 mask = (extended ? BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK :
          BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK);

 flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;

 /* 1) check that all other bits are zeroed */
 if (flags & ~mask)
  return 0;

 /* 2) see if profile is reduced */
 if (flags == 0)
  return !extended; /* "0" is valid for usual profiles */

 return has_single_bit_set(flags);
}

/*
 * Validate target profile against allowed profiles and return true if it's OK.
 * Otherwise print the error message and return false.
 */
static inline int validate_convert_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info,
  const struct btrfs_balance_args *bargs,
  u64 allowed, const char *type)
{
 if (!(bargs->flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT))
  return true;

 /* Profile is valid and does not have bits outside of the allowed set */
 if (alloc_profile_is_valid(bargs->target, 1) &&
     (bargs->target & ~allowed) == 0)
  return true;

 btrfs_err(fs_info, "balance: invalid convert %s profile %s",
   type, btrfs_bg_type_to_raid_name(bargs->target));
 return false;
}

/*
 * Fill @buf with textual description of balance filter flags @bargs, up to
 * @size_buf including the terminating null. The output may be trimmed if it
 * does not fit into the provided buffer.
 */
static void describe_balance_args(struct btrfs_balance_args *bargs, char *buf,
     u32 size_buf)
{
 int ret;
 u32 size_bp = size_buf;
 char *bp = buf;
 u64 flags = bargs->flags;
 char tmp_buf[128] = {'\0'};

 if (!flags)
  return;

#define CHECK_APPEND_NOARG(a)      \
 do {        \
  ret = snprintf(bp, size_bp, (a));   \
  if (ret < 0 || ret >= size_bp)    \
   goto out_overflow;    \
  size_bp -= ret;      \
  bp += ret;      \
 } while (0)

#define CHECK_APPEND_1ARG(a, v1)     \
 do {        \
  ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1));   \
  if (ret < 0 || ret >= size_bp)    \
   goto out_overflow;    \
  size_bp -= ret;      \
  bp += ret;      \
 } while (0)

#define CHECK_APPEND_2ARG(a, v1, v2)     \
 do {        \
  ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1), (v2));  \
  if (ret < 0 || ret >= size_bp)    \
   goto out_overflow;    \
  size_bp -= ret;      \
  bp += ret;      \
 } while (0)

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT)
  CHECK_APPEND_1ARG("convert=%s,",
      btrfs_bg_type_to_raid_name(bargs->target));

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_SOFT)
  CHECK_APPEND_NOARG("soft,");

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_PROFILES) {
  btrfs_describe_block_groups(bargs->profiles, tmp_buf,
         sizeof(tmp_buf));
  CHECK_APPEND_1ARG("profiles=%s,", tmp_buf);
 }

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE)
  CHECK_APPEND_1ARG("usage=%llu,", bargs->usage);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_USAGE_RANGE)
  CHECK_APPEND_2ARG("usage=%u..%u,",
      bargs->usage_min, bargs->usage_max);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DEVID)
  CHECK_APPEND_1ARG("devid=%llu,", bargs->devid);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_DRANGE)
  CHECK_APPEND_2ARG("drange=%llu..%llu,",
      bargs->pstart, bargs->pend);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_VRANGE)
  CHECK_APPEND_2ARG("vrange=%llu..%llu,",
      bargs->vstart, bargs->vend);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT)
  CHECK_APPEND_1ARG("limit=%llu,", bargs->limit);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_LIMIT_RANGE)
  CHECK_APPEND_2ARG("limit=%u..%u,",
    bargs->limit_min, bargs->limit_max);

 if (flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_STRIPES_RANGE)
  CHECK_APPEND_2ARG("stripes=%u..%u,",
      bargs->stripes_min, bargs->stripes_max);

#undef CHECK_APPEND_2ARG
#undef CHECK_APPEND_1ARG
#undef CHECK_APPEND_NOARG

out_overflow:

 if (size_bp < size_buf)
  buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last , */
 else
  buf[0] = '\0';
}

static void describe_balance_start_or_resume(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 u32 size_buf = 1024;
 char tmp_buf[192] = {'\0'};
 char *buf;
 char *bp;
 u32 size_bp = size_buf;
 int ret;
 struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;

 buf = kzalloc(size_buf, GFP_KERNEL);
 if (!buf)
  return;

 bp = buf;

#define CHECK_APPEND_1ARG(a, v1)     \
 do {        \
  ret = snprintf(bp, size_bp, (a), (v1));   \
  if (ret < 0 || ret >= size_bp)    \
   goto out_overflow;    \
  size_bp -= ret;      \
  bp += ret;      \
 } while (0)

 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_FORCE)
  CHECK_APPEND_1ARG("%s", "-f ");

 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_DATA) {
  describe_balance_args(&bctl->data, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
  CHECK_APPEND_1ARG("-d%s ", tmp_buf);
 }

 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_METADATA) {
  describe_balance_args(&bctl->meta, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
  CHECK_APPEND_1ARG("-m%s ", tmp_buf);
 }

 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_SYSTEM) {
  describe_balance_args(&bctl->sys, tmp_buf, sizeof(tmp_buf));
  CHECK_APPEND_1ARG("-s%s ", tmp_buf);
 }

#undef CHECK_APPEND_1ARG

out_overflow:

 if (size_bp < size_buf)
  buf[size_buf - size_bp - 1] = '\0'; /* remove last " " */
 btrfs_info(fs_info, "balance: %s %s",
     (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME) ?
     "resume" : "start", buf);

 kfree(buf);
}

/*
 * Should be called with balance mutexe held
 */
int btrfs_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info,
    struct btrfs_balance_control *bctl,
    struct btrfs_ioctl_balance_args *bargs)
{
 u64 meta_target, data_target;
 u64 allowed;
 int mixed = 0;
 int ret;
 u64 num_devices;
 unsigned seq;
 bool reducing_redundancy;
 bool paused = false;
 int i;

 if (btrfs_fs_closing(fs_info) ||
     atomic_read(&fs_info->balance_pause_req) ||
     btrfs_should_cancel_balance(fs_info)) {
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 allowed = btrfs_super_incompat_flags(fs_info->super_copy);
 if (allowed & BTRFS_FEATURE_INCOMPAT_MIXED_GROUPS)
  mixed = 1;

 /*
  * In case of mixed groups both data and meta should be picked,
  * and identical options should be given for both of them.
 */
 allowed = BTRFS_BALANCE_DATA | BTRFS_BALANCE_METADATA;
 if (mixed && (bctl->flags & allowed)) {
  if (!(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_DATA) ||
      !(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_METADATA) ||
      memcmp(&bctl->data, &bctl->meta, sizeof(bctl->data))) {
   btrfs_err(fs_info,
   "balance: mixed groups data and metadata options must be the same");
   ret = -EINVAL;
   goto out;
  }
 }

 /*
  * rw_devices will not change at the moment, device add/delete/replace
  * are exclusive
 */
 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;

 /*
  * SINGLE profile on-disk has no profile bit, but in-memory we have a
  * special bit for it, to make it easier to distinguish.  Thus we need
  * to set it manually, or balance would refuse the profile.
 */
 allowed = BTRFS_AVAIL_ALLOC_BIT_SINGLE;
 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(btrfs_raid_array); i++)
  if (num_devices >= btrfs_raid_array[i].devs_min)
   allowed |= btrfs_raid_array[i].bg_flag;

 if (!validate_convert_profile(fs_info, &bctl->data, allowed, "data") ||
     !validate_convert_profile(fs_info, &bctl->meta, allowed, "metadata") ||
     !validate_convert_profile(fs_info, &bctl->sys,  allowed, "system")) {
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 /*
  * Allow to reduce metadata or system integrity only if force set for
  * profiles with redundancy (copies, parity)
 */
 allowed = 0;
 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(btrfs_raid_array); i++) {
  if (btrfs_raid_array[i].ncopies >= 2 ||
      btrfs_raid_array[i].tolerated_failures >= 1)
   allowed |= btrfs_raid_array[i].bg_flag;
 }
 do {
  seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);

  if (((bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) &&
       (fs_info->avail_system_alloc_bits & allowed) &&
       !(bctl->sys.target & allowed)) ||
      ((bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) &&
       (fs_info->avail_metadata_alloc_bits & allowed) &&
       !(bctl->meta.target & allowed)))
   reducing_redundancy = true;
  else
   reducing_redundancy = false;

  /* if we're not converting, the target field is uninitialized */
  meta_target = (bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) ?
   bctl->meta.target : fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
  data_target = (bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) ?
   bctl->data.target : fs_info->avail_data_alloc_bits;
 } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));

 if (reducing_redundancy) {
  if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_FORCE) {
   btrfs_info(fs_info,
      "balance: force reducing metadata redundancy");
  } else {
   btrfs_err(fs_info,
 "balance: reduces metadata redundancy, use --force if you want this");
   ret = -EINVAL;
   goto out;
  }
 }

 if (btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(meta_target) <
  btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(data_target)) {
  btrfs_warn(fs_info,
 "balance: metadata profile %s has lower redundancy than data profile %s",
    btrfs_bg_type_to_raid_name(meta_target),
    btrfs_bg_type_to_raid_name(data_target));
 }

 ret = insert_balance_item(fs_info, bctl);
 if (ret && ret != -EEXIST)
  goto out;

 if (!(bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME)) {
  BUG_ON(ret == -EEXIST);
  BUG_ON(fs_info->balance_ctl);
  spin_lock(&fs_info->balance_lock);
  fs_info->balance_ctl = bctl;
  spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
 } else {
  BUG_ON(ret != -EEXIST);
  spin_lock(&fs_info->balance_lock);
  update_balance_args(bctl);
  spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
 }

 ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
 set_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags);
 describe_balance_start_or_resume(fs_info);
 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);

 ret = __btrfs_balance(fs_info);

 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 if (ret == -ECANCELED && atomic_read(&fs_info->balance_pause_req)) {
  btrfs_info(fs_info, "balance: paused");
  btrfs_exclop_balance(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED);
  paused = true;
 }
 /*
  * Balance can be canceled by:
  *
  * - Regular cancel request
  *   Then ret == -ECANCELED and balance_cancel_req > 0
  *
  * - Fatal signal to "btrfs" process
  *   Either the signal caught by wait_reserve_ticket() and callers
  *   got -EINTR, or caught by btrfs_should_cancel_balance() and
  *   got -ECANCELED.
  *   Either way, in this case balance_cancel_req = 0, and
  *   ret == -EINTR or ret == -ECANCELED.
  *
  * So here we only check the return value to catch canceled balance.
 */
 else if (ret == -ECANCELED || ret == -EINTR)
  btrfs_info(fs_info, "balance: canceled");
 else
  btrfs_info(fs_info, "balance: ended with status: %d", ret);

 clear_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags);

 if (bargs) {
  memset(bargs, 0, sizeof(*bargs));
  btrfs_update_ioctl_balance_args(fs_info, bargs);
 }

 /* We didn't pause, we can clean everything up. */
 if (!paused) {
  reset_balance_state(fs_info);
  btrfs_exclop_finish(fs_info);
 }

 wake_up(&fs_info->balance_wait_q);

 return ret;
out:
 if (bctl->flags & BTRFS_BALANCE_RESUME)
  reset_balance_state(fs_info);
 else
  kfree(bctl);
 btrfs_exclop_finish(fs_info);

 return ret;
}

static int balance_kthread(void *data)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = data;
 int ret = 0;

 sb_start_write(fs_info->sb);
 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 if (fs_info->balance_ctl)
  ret = btrfs_balance(fs_info, fs_info->balance_ctl, NULL);
 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
 sb_end_write(fs_info->sb);

 return ret;
}

int btrfs_resume_balance_async(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct task_struct *tsk;

 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 if (!fs_info->balance_ctl) {
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
  return 0;
 }
 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);

 if (btrfs_test_opt(fs_info, SKIP_BALANCE)) {
  btrfs_info(fs_info, "balance: resume skipped");
  return 0;
 }

 spin_lock(&fs_info->super_lock);
 ASSERT(fs_info->exclusive_operation == BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED,
        "exclusive_operation=%d", fs_info->exclusive_operation);
 fs_info->exclusive_operation = BTRFS_EXCLOP_BALANCE;
 spin_unlock(&fs_info->super_lock);
 /*
  * A ro->rw remount sequence should continue with the paused balance
  * regardless of who pauses it, system or the user as of now, so set
  * the resume flag.
 */
 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
 fs_info->balance_ctl->flags |= BTRFS_BALANCE_RESUME;
 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);

 tsk = kthread_run(balance_kthread, fs_info, "btrfs-balance");
 return PTR_ERR_OR_ZERO(tsk);
}

int btrfs_recover_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_balance_control *bctl;
 struct btrfs_balance_item *item;
 struct btrfs_disk_balance_args disk_bargs;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_key key;
 int ret;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 key.objectid = BTRFS_BALANCE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_TEMPORARY_ITEM_KEY;
 key.offset = 0;

 ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->tree_root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0)
  goto out;
 if (ret > 0) { /* ret = -ENOENT; */
  ret = 0;
  goto out;
 }

 bctl = kzalloc(sizeof(*bctl), GFP_NOFS);
 if (!bctl) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_balance_item);

 bctl->flags = btrfs_balance_flags(leaf, item);
 bctl->flags |= BTRFS_BALANCE_RESUME;

 btrfs_balance_data(leaf, item, &disk_bargs);
 btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->data, &disk_bargs);
 btrfs_balance_meta(leaf, item, &disk_bargs);
 btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->meta, &disk_bargs);
 btrfs_balance_sys(leaf, item, &disk_bargs);
 btrfs_disk_balance_args_to_cpu(&bctl->sys, &disk_bargs);

 /*
  * This should never happen, as the paused balance state is recovered
  * during mount without any chance of other exclusive ops to collide.
  *
  * This gives the exclusive op status to balance and keeps in paused
  * state until user intervention (cancel or umount). If the ownership
  * cannot be assigned, show a message but do not fail. The balance
  * is in a paused state and must have fs_info::balance_ctl properly
  * set up.
 */
 if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE_PAUSED))
  btrfs_warn(fs_info,
 "balance: cannot set exclusive op status, resume manually");

 btrfs_release_path(path);

 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 BUG_ON(fs_info->balance_ctl);
 spin_lock(&fs_info->balance_lock);
 fs_info->balance_ctl = bctl;
 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

int btrfs_pause_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 int ret = 0;

 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 if (!fs_info->balance_ctl) {
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
  return -ENOTCONN;
 }

 if (test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags)) {
  atomic_inc(&fs_info->balance_pause_req);
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);

  wait_event(fs_info->balance_wait_q,
      !test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));

  mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
  /* we are good with balance_ctl ripped off from under us */
  BUG_ON(test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
  atomic_dec(&fs_info->balance_pause_req);
 } else {
  ret = -ENOTCONN;
 }

 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
 return ret;
}

int btrfs_cancel_balance(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 if (!fs_info->balance_ctl) {
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
  return -ENOTCONN;
 }

 /*
  * A paused balance with the item stored on disk can be resumed at
  * mount time if the mount is read-write. Otherwise it's still paused
  * and we must not allow cancelling as it deletes the item.
 */
 if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
  return -EROFS;
 }

 atomic_inc(&fs_info->balance_cancel_req);
 /*
  * if we are running just wait and return, balance item is
  * deleted in btrfs_balance in this case
 */
 if (test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags)) {
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
  wait_event(fs_info->balance_wait_q,
      !test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
  mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);
 } else {
  mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
  /*
   * Lock released to allow other waiters to continue, we'll
   * reexamine the status again.
 */
  mutex_lock(&fs_info->balance_mutex);

  if (fs_info->balance_ctl) {
   reset_balance_state(fs_info);
   btrfs_exclop_finish(fs_info);
   btrfs_info(fs_info, "balance: canceled");
  }
 }

 ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_BALANCE_RUNNING, &fs_info->flags));
 atomic_dec(&fs_info->balance_cancel_req);
 mutex_unlock(&fs_info->balance_mutex);
 return 0;
}

/*
 * shrinking a device means finding all of the device extents past
 * the new size, and then following the back refs to the chunks.
 * The chunk relocation code actually frees the device extent
 */
int btrfs_shrink_device(struct btrfs_device *device, u64 new_size)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
 struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_dev_extent *dev_extent = NULL;
 struct btrfs_path *path;
 u64 length;
 u64 chunk_offset;
 int ret;
 int slot;
 int failed = 0;
 bool retried = false;
 struct extent_buffer *l;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
 u64 old_total = btrfs_super_total_bytes(super_copy);
 u64 old_size = btrfs_device_get_total_bytes(device);
 u64 diff;
 u64 start;
 u64 free_diff = 0;

 new_size = round_down(new_size, fs_info->sectorsize);
 start = new_size;
 diff = round_down(old_size - new_size, fs_info->sectorsize);

 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
  return -EINVAL;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 path->reada = READA_BACK;

 trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  btrfs_free_path(path);
  return PTR_ERR(trans);
 }

 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);

 btrfs_device_set_total_bytes(device, new_size);
 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
  device->fs_devices->total_rw_bytes -= diff;

  /*
   * The new free_chunk_space is new_size - used, so we have to
   * subtract the delta of the old free_chunk_space which included
   * old_size - used.  If used > new_size then just subtract this
   * entire device's free space.
 */
  if (device->bytes_used < new_size)
   free_diff = (old_size - device->bytes_used) -
        (new_size - device->bytes_used);
  else
   free_diff = old_size - device->bytes_used;
  atomic64_sub(free_diff, &fs_info->free_chunk_space);
 }

 /*
  * Once the device's size has been set to the new size, ensure all
  * in-memory chunks are synced to disk so that the loop below sees them
  * and relocates them accordingly.
 */
 if (contains_pending_extent(device, &start, diff)) {
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
  ret = btrfs_commit_transaction(trans);
  if (ret)
   goto done;
 } else {
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
  btrfs_end_transaction(trans);
 }

again:
 key.objectid = device->devid;
 key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
 key.offset = (u64)-1;

 do {
  mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
  ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
  if (ret < 0) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto done;
  }

  ret = btrfs_previous_item(root, path, 0, key.type);
  if (ret) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   if (ret < 0)
    goto done;
   ret = 0;
   btrfs_release_path(path);
   break;
  }

  l = path->nodes[0];
  slot = path->slots[0];
  btrfs_item_key_to_cpu(l, &key, path->slots[0]);

  if (key.objectid != device->devid) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   btrfs_release_path(path);
   break;
  }

  dev_extent = btrfs_item_ptr(l, slot, struct btrfs_dev_extent);
  length = btrfs_dev_extent_length(l, dev_extent);

  if (key.offset + length <= new_size) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   btrfs_release_path(path);
   break;
  }

  chunk_offset = btrfs_dev_extent_chunk_offset(l, dev_extent);
  btrfs_release_path(path);

  /*
   * We may be relocating the only data chunk we have,
   * which could potentially end up with losing data's
   * raid profile, so lets allocate an empty one in
   * advance.
 */
  ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info, chunk_offset);
  if (ret < 0) {
   mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
   goto done;
  }

  ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, chunk_offset, true);
  mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
  if (ret == -ENOSPC) {
   failed++;
  } else if (ret) {
   if (ret == -ETXTBSY) {
    btrfs_warn(fs_info,
     "could not shrink block group %llu due to active swapfile",
        chunk_offset);
   }
   goto done;
  }
 } while (key.offset-- > 0);

 if (failed && !retried) {
  failed = 0;
  retried = true;
  goto again;
 } else if (failed && retried) {
  ret = -ENOSPC;
  goto done;
 }

 /* Shrinking succeeded, else we would be at "done". */
 trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto done;
 }

 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
 /* Clear all state bits beyond the shrunk device size */
 btrfs_clear_extent_bit(&device->alloc_state, new_size, (u64)-1,
          CHUNK_STATE_MASK, NULL);

 btrfs_device_set_disk_total_bytes(device, new_size);
 if (list_empty(&device->post_commit_list))
  list_add_tail(&device->post_commit_list,
         &trans->transaction->dev_update_list);

 WARN_ON(diff > old_total);
 btrfs_set_super_total_bytes(super_copy,
   round_down(old_total - diff, fs_info->sectorsize));
 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);

 btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);
 /* Now btrfs_update_device() will change the on-disk size. */
 ret = btrfs_update_device(trans, device);
 btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
 if (ret < 0) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  btrfs_end_transaction(trans);
 } else {
  ret = btrfs_commit_transaction(trans);
 }
done:
 btrfs_free_path(path);
 if (ret) {
  mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
  btrfs_device_set_total_bytes(device, old_size);
  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
   device->fs_devices->total_rw_bytes += diff;
   atomic64_add(free_diff, &fs_info->free_chunk_space);
  }
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
 }
 return ret;
}

static int btrfs_add_system_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_key *key,
      struct btrfs_chunk *chunk, int item_size)
{
 struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
 struct btrfs_disk_key disk_key;
 u32 array_size;
 u8 *ptr;

 lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);

 array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);
 if (array_size + item_size + sizeof(disk_key)
   > BTRFS_SYSTEM_CHUNK_ARRAY_SIZE)
  return -EFBIG;

 ptr = super_copy->sys_chunk_array + array_size;
 btrfs_cpu_key_to_disk(&disk_key, key);
 memcpy(ptr, &disk_key, sizeof(disk_key));
 ptr += sizeof(disk_key);
 memcpy(ptr, chunk, item_size);
 item_size += sizeof(disk_key);
 btrfs_set_super_sys_array_size(super_copy, array_size + item_size);

 return 0;
}

/*
 * sort the devices in descending order by max_avail, total_avail
 */
static int btrfs_cmp_device_info(const void *a, const void *b)
{
 const struct btrfs_device_info *di_a = a;
 const struct btrfs_device_info *di_b = b;

 if (di_a->max_avail > di_b->max_avail)
  return -1;
 if (di_a->max_avail < di_b->max_avail)
  return 1;
 if (di_a->total_avail > di_b->total_avail)
  return -1;
 if (di_a->total_avail < di_b->total_avail)
  return 1;
 return 0;
}

static void check_raid56_incompat_flag(struct btrfs_fs_info *info, u64 type)
{
 if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK))
  return;

 btrfs_set_fs_incompat(info, RAID56);
}

static void check_raid1c34_incompat_flag(struct btrfs_fs_info *info, u64 type)
{
 if (!(type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3 | BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)))
  return;

 btrfs_set_fs_incompat(info, RAID1C34);
}

/*
 * Structure used internally for btrfs_create_chunk() function.
 * Wraps needed parameters.
 */
struct alloc_chunk_ctl {
 u64 start;
 u64 type;
 /* Total number of stripes to allocate */
 int num_stripes;
 /* sub_stripes info for map */
 int sub_stripes;
 /* Stripes per device */
 int dev_stripes;
 /* Maximum number of devices to use */
 int devs_max;
 /* Minimum number of devices to use */
 int devs_min;
 /* ndevs has to be a multiple of this */
 int devs_increment;
 /* Number of copies */
 int ncopies;
 /* Number of stripes worth of bytes to store parity information */
 int nparity;
 u64 max_stripe_size;
 u64 max_chunk_size;
 u64 dev_extent_min;
 u64 stripe_size;
 u64 chunk_size;
 int ndevs;
 /* Space_info the block group is going to belong. */
 struct btrfs_space_info *space_info;
};

static void init_alloc_chunk_ctl_policy_regular(
    struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
    struct alloc_chunk_ctl *ctl)
{
 struct btrfs_space_info *space_info;

 space_info = btrfs_find_space_info(fs_devices->fs_info, ctl->type);
 ASSERT(space_info);

 ctl->max_chunk_size = READ_ONCE(space_info->chunk_size);
 ctl->max_stripe_size = min_t(u64, ctl->max_chunk_size, SZ_1G);

 if (ctl->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
  ctl->devs_max = min_t(int, ctl->devs_max, BTRFS_MAX_DEVS_SYS_CHUNK);

 /* We don't want a chunk larger than 10% of writable space */
 ctl->max_chunk_size = min(mult_perc(fs_devices->total_rw_bytes, 10),
      ctl->max_chunk_size);
 ctl->dev_extent_min = btrfs_stripe_nr_to_offset(ctl->dev_stripes);
}

static void init_alloc_chunk_ctl_policy_zoned(
          struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
          struct alloc_chunk_ctl *ctl)
{
 u64 zone_size = fs_devices->fs_info->zone_size;
 u64 limit;
 int min_num_stripes = ctl->devs_min * ctl->dev_stripes;
 int min_data_stripes = (min_num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
 u64 min_chunk_size = min_data_stripes * zone_size;
 u64 type = ctl->type;

 ctl->max_stripe_size = zone_size;
 if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
  ctl->max_chunk_size = round_down(BTRFS_MAX_DATA_CHUNK_SIZE,
       zone_size);
 } else if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) {
  ctl->max_chunk_size = ctl->max_stripe_size;
 } else if (type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
  ctl->max_chunk_size = 2 * ctl->max_stripe_size;
  ctl->devs_max = min_t(int, ctl->devs_max,
          BTRFS_MAX_DEVS_SYS_CHUNK);
 } else {
  BUG();
 }

 /* We don't want a chunk larger than 10% of writable space */
 limit = max(round_down(mult_perc(fs_devices->total_rw_bytes, 10),
          zone_size),
      min_chunk_size);
 ctl->max_chunk_size = min(limit, ctl->max_chunk_size);
 ctl->dev_extent_min = zone_size * ctl->dev_stripes;
}

static void init_alloc_chunk_ctl(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
     struct alloc_chunk_ctl *ctl)
{
 int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(ctl->type);

 ctl->sub_stripes = btrfs_raid_array[index].sub_stripes;
 ctl->dev_stripes = btrfs_raid_array[index].dev_stripes;
 ctl->devs_max = btrfs_raid_array[index].devs_max;
 if (!ctl->devs_max)
  ctl->devs_max = BTRFS_MAX_DEVS(fs_devices->fs_info);
 ctl->devs_min = btrfs_raid_array[index].devs_min;
 ctl->devs_increment = btrfs_raid_array[index].devs_increment;
 ctl->ncopies = btrfs_raid_array[index].ncopies;
 ctl->nparity = btrfs_raid_array[index].nparity;
 ctl->ndevs = 0;

 switch (fs_devices->chunk_alloc_policy) {
 default:
  btrfs_warn_unknown_chunk_allocation(fs_devices->chunk_alloc_policy);
  fallthrough;
 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
  init_alloc_chunk_ctl_policy_regular(fs_devices, ctl);
  break;
 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
  init_alloc_chunk_ctl_policy_zoned(fs_devices, ctl);
  break;
 }
}

static int gather_device_info(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
         struct alloc_chunk_ctl *ctl,
         struct btrfs_device_info *devices_info)
{
 struct btrfs_fs_info *info = fs_devices->fs_info;
 struct btrfs_device *device;
 u64 total_avail;
 u64 dev_extent_want = ctl->max_stripe_size * ctl->dev_stripes;
 int ret;
 int ndevs = 0;
 u64 max_avail;
 u64 dev_offset;

 /*
  * in the first pass through the devices list, we gather information
  * about the available holes on each device.
 */
 list_for_each_entry(device, &fs_devices->alloc_list, dev_alloc_list) {
  if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state)) {
   WARN(1, KERN_ERR
          "BTRFS: read-only device in alloc_list\n");
   continue;
  }

  if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA,
     &device->dev_state) ||
      test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state))
   continue;

  if (device->total_bytes > device->bytes_used)
   total_avail = device->total_bytes - device->bytes_used;
  else
   total_avail = 0;

  /* If there is no space on this device, skip it. */
  if (total_avail < ctl->dev_extent_min)
   continue;

  ret = find_free_dev_extent(device, dev_extent_want, &dev_offset,
        &max_avail);
  if (ret && ret != -ENOSPC)
   return ret;

  if (ret == 0)
   max_avail = dev_extent_want;

  if (max_avail < ctl->dev_extent_min) {
   if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG))
    btrfs_debug(info,
   "%s: devid %llu has no free space, have=%llu want=%llu",
         __func__, device->devid, max_avail,
         ctl->dev_extent_min);
   continue;
  }

  if (ndevs == fs_devices->rw_devices) {
   WARN(1, "%s: found more than %llu devices\n",
        __func__, fs_devices->rw_devices);
   break;
  }
  devices_info[ndevs].dev_offset = dev_offset;
  devices_info[ndevs].max_avail = max_avail;
  devices_info[ndevs].total_avail = total_avail;
  devices_info[ndevs].dev = device;
  ++ndevs;
 }
 ctl->ndevs = ndevs;

 /*
  * now sort the devices by hole size / available space
 */
 sort(devices_info, ndevs, sizeof(struct btrfs_device_info),
      btrfs_cmp_device_info, NULL);

 return 0;
}

static int decide_stripe_size_regular(struct alloc_chunk_ctl *ctl,
          struct btrfs_device_info *devices_info)
{
 /* Number of stripes that count for block group size */
 int data_stripes;

 /*
  * The primary goal is to maximize the number of stripes, so use as
  * many devices as possible, even if the stripes are not maximum sized.
  *
  * The DUP profile stores more than one stripe per device, the
  * max_avail is the total size so we have to adjust.
 */
 ctl->stripe_size = div_u64(devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail,
       ctl->dev_stripes);
 ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;

 /* This will have to be fixed for RAID1 and RAID10 over more drives */
 data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;

 /*
  * Use the number of data stripes to figure out how big this chunk is
  * really going to be in terms of logical address space, and compare
  * that answer with the max chunk size. If it's higher, we try to
  * reduce stripe_size.
 */
 if (ctl->stripe_size * data_stripes > ctl->max_chunk_size) {
  /*
   * Reduce stripe_size, round it up to a 16MB boundary again and
   * then use it, unless it ends up being even bigger than the
   * previous value we had already.
 */
  ctl->stripe_size = min(round_up(div_u64(ctl->max_chunk_size,
       data_stripes), SZ_16M),
           ctl->stripe_size);
 }

 /* Stripe size should not go beyond 1G. */
 ctl->stripe_size = min_t(u64, ctl->stripe_size, SZ_1G);

 /* Align to BTRFS_STRIPE_LEN */
 ctl->stripe_size = round_down(ctl->stripe_size, BTRFS_STRIPE_LEN);
 ctl->chunk_size = ctl->stripe_size * data_stripes;

 return 0;
}

static int decide_stripe_size_zoned(struct alloc_chunk_ctl *ctl,
        struct btrfs_device_info *devices_info)
{
 u64 zone_size = devices_info[0].dev->zone_info->zone_size;
 /* Number of stripes that count for block group size */
 int data_stripes;

 /*
  * It should hold because:
  *    dev_extent_min == dev_extent_want == zone_size * dev_stripes
 */
 ASSERT(devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail == ctl->dev_extent_min,
        "ndevs=%d max_avail=%llu dev_extent_min=%llu", ctl->ndevs,
        devices_info[ctl->ndevs - 1].max_avail, ctl->dev_extent_min);

 ctl->stripe_size = zone_size;
 ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
 data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;

 /* stripe_size is fixed in zoned filesystem. Reduce ndevs instead. */
 if (ctl->stripe_size * data_stripes > ctl->max_chunk_size) {
  ctl->ndevs = div_u64(div_u64(ctl->max_chunk_size * ctl->ncopies,
          ctl->stripe_size) + ctl->nparity,
         ctl->dev_stripes);
  ctl->num_stripes = ctl->ndevs * ctl->dev_stripes;
  data_stripes = (ctl->num_stripes - ctl->nparity) / ctl->ncopies;
  ASSERT(ctl->stripe_size * data_stripes <= ctl->max_chunk_size,
         "stripe_size=%llu data_stripes=%d max_chunk_size=%llu",
         ctl->stripe_size, data_stripes, ctl->max_chunk_size);
 }

 ctl->chunk_size = ctl->stripe_size * data_stripes;

 return 0;
}

static int decide_stripe_size(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
         struct alloc_chunk_ctl *ctl,
         struct btrfs_device_info *devices_info)
{
 struct btrfs_fs_info *info = fs_devices->fs_info;

 /*
  * Round down to number of usable stripes, devs_increment can be any
  * number so we can't use round_down() that requires power of 2, while
  * rounddown is safe.
 */
 ctl->ndevs = rounddown(ctl->ndevs, ctl->devs_increment);

 if (ctl->ndevs < ctl->devs_min) {
  if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG)) {
   btrfs_debug(info,
 "%s: not enough devices with free space: have=%d minimum required=%d",
        __func__, ctl->ndevs, ctl->devs_min);
  }
  return -ENOSPC;
 }

 ctl->ndevs = min(ctl->ndevs, ctl->devs_max);

 switch (fs_devices->chunk_alloc_policy) {
 default:
  btrfs_warn_unknown_chunk_allocation(fs_devices->chunk_alloc_policy);
  fallthrough;
 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_REGULAR:
  return decide_stripe_size_regular(ctl, devices_info);
 case BTRFS_CHUNK_ALLOC_ZONED:
  return decide_stripe_size_zoned(ctl, devices_info);
 }
}

static void chunk_map_device_set_bits(struct btrfs_chunk_map *map, unsigned int bits)
{
 for (int i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  struct btrfs_io_stripe *stripe = &map->stripes[i];
  struct btrfs_device *device = stripe->dev;

  btrfs_set_extent_bit(&device->alloc_state, stripe->physical,
         stripe->physical + map->stripe_size - 1,
         bits | EXTENT_NOWAIT, NULL);
 }
}

static void chunk_map_device_clear_bits(struct btrfs_chunk_map *map, unsigned int bits)
{
 for (int i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  struct btrfs_io_stripe *stripe = &map->stripes[i];
  struct btrfs_device *device = stripe->dev;

  btrfs_clear_extent_bit(&device->alloc_state, stripe->physical,
           stripe->physical + map->stripe_size - 1,
           bits | EXTENT_NOWAIT, NULL);
 }
}

void btrfs_remove_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_chunk_map *map)
{
 write_lock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 rb_erase_cached(&map->rb_node, &fs_info->mapping_tree);
 RB_CLEAR_NODE(&map->rb_node);
 chunk_map_device_clear_bits(map, CHUNK_ALLOCATED);
 write_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);

 /* Once for the tree reference. */
 btrfs_free_chunk_map(map);
}

static int btrfs_chunk_map_cmp(const struct rb_node *new,
          const struct rb_node *exist)
{
 const struct btrfs_chunk_map *new_map =
  rb_entry(new, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
 const struct btrfs_chunk_map *exist_map =
  rb_entry(exist, struct btrfs_chunk_map, rb_node);

 if (new_map->start == exist_map->start)
  return 0;
 if (new_map->start < exist_map->start)
  return -1;
 return 1;
}

EXPORT_FOR_TESTS
int btrfs_add_chunk_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_chunk_map *map)
{
 struct rb_node *exist;

 write_lock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 exist = rb_find_add_cached(&map->rb_node, &fs_info->mapping_tree,
       btrfs_chunk_map_cmp);

 if (exist) {
  write_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);
  return -EEXIST;
 }
 chunk_map_device_set_bits(map, CHUNK_ALLOCATED);
 chunk_map_device_clear_bits(map, CHUNK_TRIMMED);
 write_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);

 return 0;
}

EXPORT_FOR_TESTS
struct btrfs_chunk_map *btrfs_alloc_chunk_map(int num_stripes, gfp_t gfp)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;

 map = kmalloc(btrfs_chunk_map_size(num_stripes), gfp);
 if (!map)
  return NULL;

 refcount_set(&map->refs, 1);
 RB_CLEAR_NODE(&map->rb_node);

 return map;
}

static struct btrfs_block_group *create_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
   struct alloc_chunk_ctl *ctl,
   struct btrfs_device_info *devices_info)
{
 struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
 struct btrfs_chunk_map *map;
 struct btrfs_block_group *block_group;
 u64 start = ctl->start;
 u64 type = ctl->type;
 int ret;

 map = btrfs_alloc_chunk_map(ctl->num_stripes, GFP_NOFS);
 if (!map)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 map->start = start;
 map->chunk_len = ctl->chunk_size;
 map->stripe_size = ctl->stripe_size;
 map->type = type;
 map->io_align = BTRFS_STRIPE_LEN;
 map->io_width = BTRFS_STRIPE_LEN;
 map->sub_stripes = ctl->sub_stripes;
 map->num_stripes = ctl->num_stripes;

 for (int i = 0; i < ctl->ndevs; i++) {
  for (int j = 0; j < ctl->dev_stripes; j++) {
   int s = i * ctl->dev_stripes + j;
   map->stripes[s].dev = devices_info[i].dev;
   map->stripes[s].physical = devices_info[i].dev_offset +
         j * ctl->stripe_size;
  }
 }

 trace_btrfs_chunk_alloc(info, map, start, ctl->chunk_size);

 ret = btrfs_add_chunk_map(info, map);
 if (ret) {
  btrfs_free_chunk_map(map);
  return ERR_PTR(ret);
 }

 block_group = btrfs_make_block_group(trans, ctl->space_info, type, start,
          ctl->chunk_size);
 if (IS_ERR(block_group)) {
  btrfs_remove_chunk_map(info, map);
  return block_group;
 }

 for (int i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  struct btrfs_device *dev = map->stripes[i].dev;

  btrfs_device_set_bytes_used(dev,
         dev->bytes_used + ctl->stripe_size);
  if (list_empty(&dev->post_commit_list))
   list_add_tail(&dev->post_commit_list,
          &trans->transaction->dev_update_list);
 }

 atomic64_sub(ctl->stripe_size * map->num_stripes,
       &info->free_chunk_space);

 check_raid56_incompat_flag(info, type);
 check_raid1c34_incompat_flag(info, type);

 return block_group;
}

struct btrfs_block_group *btrfs_create_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_space_info *space_info,
          u64 type)
{
 struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = info->fs_devices;
 struct btrfs_device_info *devices_info = NULL;
 struct alloc_chunk_ctl ctl;
 struct btrfs_block_group *block_group;
 int ret;

 lockdep_assert_held(&info->chunk_mutex);

 if (!alloc_profile_is_valid(type, 0)) {
  DEBUG_WARN("invalid alloc profile for type %llu", type);
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 }

 if (list_empty(&fs_devices->alloc_list)) {
  if (btrfs_test_opt(info, ENOSPC_DEBUG))
   btrfs_debug(info, "%s: no writable device", __func__);
  return ERR_PTR(-ENOSPC);
 }

 if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
  btrfs_err(info, "invalid chunk type 0x%llx requested", type);
  DEBUG_WARN();
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 }

 ctl.start = find_next_chunk(info);
 ctl.type = type;
 ctl.space_info = space_info;
 init_alloc_chunk_ctl(fs_devices, &ctl);

 devices_info = kcalloc(fs_devices->rw_devices, sizeof(*devices_info),
          GFP_NOFS);
 if (!devices_info)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 ret = gather_device_info(fs_devices, &ctl, devices_info);
 if (ret < 0) {
  block_group = ERR_PTR(ret);
  goto out;
 }

 ret = decide_stripe_size(fs_devices, &ctl, devices_info);
 if (ret < 0) {
  block_group = ERR_PTR(ret);
  goto out;
 }

 block_group = create_chunk(trans, &ctl, devices_info);

out:
 kfree(devices_info);
 return block_group;
}

/*
 * This function, btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(), typically belongs to the
 * phase 1 of chunk allocation. It belongs to phase 2 only when allocating system
 * chunks.
 *
 * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
 * phases.
 */
int btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_block_group *bg)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *chunk_root = fs_info->chunk_root;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_chunk *chunk;
 struct btrfs_stripe *stripe;
 struct btrfs_chunk_map *map;
 size_t item_size;
 int i;
 int ret;

 /*
  * We take the chunk_mutex for 2 reasons:
  *
  * 1) Updates and insertions in the chunk btree must be done while holding
  *    the chunk_mutex, as well as updating the system chunk array in the
  *    superblock. See the comment on top of btrfs_chunk_alloc() for the
  *    details;
  *
  * 2) To prevent races with the final phase of a device replace operation
  *    that replaces the device object associated with the map's stripes,
  *    because the device object's id can change at any time during that
  *    final phase of the device replace operation
  *    (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
  *    replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
  *    which would cause a failure when updating the device item, which does
  *    not exists, or persisting a stripe of the chunk item with such ID.
  *    Here we can't use the device_list_mutex because our caller already
  *    has locked the chunk_mutex, and the final phase of device replace
  *    acquires both mutexes - first the device_list_mutex and then the
  *    chunk_mutex. Using any of those two mutexes protects us from a
  *    concurrent device replace.
 */
 lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, bg->start, bg->length);
 if (IS_ERR(map)) {
  ret = PTR_ERR(map);
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  return ret;
 }

 item_size = btrfs_chunk_item_size(map->num_stripes);

 chunk = kzalloc(item_size, GFP_NOFS);
 if (!chunk) {
  ret = -ENOMEM;
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;

  ret = btrfs_update_device(trans, device);
  if (ret)
   goto out;
 }

 stripe = &chunk->stripe;
 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  struct btrfs_device *device = map->stripes[i].dev;
  const u64 dev_offset = map->stripes[i].physical;

  btrfs_set_stack_stripe_devid(stripe, device->devid);
  btrfs_set_stack_stripe_offset(stripe, dev_offset);
  memcpy(stripe->dev_uuid, device->uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
  stripe++;
 }

 btrfs_set_stack_chunk_length(chunk, bg->length);
 btrfs_set_stack_chunk_owner(chunk, BTRFS_EXTENT_TREE_OBJECTID);
 btrfs_set_stack_chunk_stripe_len(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
 btrfs_set_stack_chunk_type(chunk, map->type);
 btrfs_set_stack_chunk_num_stripes(chunk, map->num_stripes);
 btrfs_set_stack_chunk_io_align(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
 btrfs_set_stack_chunk_io_width(chunk, BTRFS_STRIPE_LEN);
 btrfs_set_stack_chunk_sector_size(chunk, fs_info->sectorsize);
 btrfs_set_stack_chunk_sub_stripes(chunk, map->sub_stripes);

 key.objectid = BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY;
 key.offset = bg->start;

 ret = btrfs_insert_item(trans, chunk_root, &key, chunk, item_size);
 if (ret)
  goto out;

 set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED, &bg->runtime_flags);

 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
  ret = btrfs_add_system_chunk(fs_info, &key, chunk, item_size);
  if (ret)
   goto out;
 }

out:
 kfree(chunk);
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ret;
}

static noinline int init_first_rw_device(struct btrfs_trans_handle *trans)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 u64 alloc_profile;
 struct btrfs_block_group *meta_bg;
 struct btrfs_space_info *meta_space_info;
 struct btrfs_block_group *sys_bg;
 struct btrfs_space_info *sys_space_info;

 /*
  * When adding a new device for sprouting, the seed device is read-only
  * so we must first allocate a metadata and a system chunk. But before
  * adding the block group items to the extent, device and chunk btrees,
  * we must first:
  *
  * 1) Create both chunks without doing any changes to the btrees, as
  *    otherwise we would get -ENOSPC since the block groups from the
  *    seed device are read-only;
  *
  * 2) Add the device item for the new sprout device - finishing the setup
  *    of a new block group requires updating the device item in the chunk
  *    btree, so it must exist when we attempt to do it. The previous step
  *    ensures this does not fail with -ENOSPC.
  *
  * After that we can add the block group items to their btrees:
  * update existing device item in the chunk btree, add a new block group
  * item to the extent btree, add a new chunk item to the chunk btree and
  * finally add the new device extent items to the devices btree.
 */

 alloc_profile = btrfs_metadata_alloc_profile(fs_info);
 meta_space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, alloc_profile);
 if (!meta_space_info) {
  DEBUG_WARN();
  return -EINVAL;
 }
 meta_bg = btrfs_create_chunk(trans, meta_space_info, alloc_profile);
 if (IS_ERR(meta_bg))
  return PTR_ERR(meta_bg);

 alloc_profile = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
 sys_space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, alloc_profile);
 if (!sys_space_info) {
  DEBUG_WARN();
  return -EINVAL;
 }
 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_space_info, alloc_profile);
 if (IS_ERR(sys_bg))
  return PTR_ERR(sys_bg);

 return 0;
}

static inline int btrfs_chunk_max_errors(struct btrfs_chunk_map *map)
{
 const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(map->type);

 return btrfs_raid_array[index].tolerated_failures;
}

bool btrfs_chunk_writeable(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_offset)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;
 int miss_ndevs = 0;
 int i;
 bool ret = true;

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
 if (IS_ERR(map))
  return false;

 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
     &map->stripes[i].dev->dev_state)) {
   miss_ndevs++;
   continue;
  }
  if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE,
     &map->stripes[i].dev->dev_state)) {
   ret = false;
   goto end;
  }
 }

 /*
  * If the number of missing devices is larger than max errors, we can
  * not write the data into that chunk successfully.
 */
 if (miss_ndevs > btrfs_chunk_max_errors(map))
  ret = false;
end:
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ret;
}

void btrfs_mapping_tree_free(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 write_lock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 while (!RB_EMPTY_ROOT(&fs_info->mapping_tree.rb_root)) {
  struct btrfs_chunk_map *map;
  struct rb_node *node;

  node = rb_first_cached(&fs_info->mapping_tree);
  map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
  rb_erase_cached(&map->rb_node, &fs_info->mapping_tree);
  RB_CLEAR_NODE(&map->rb_node);
  chunk_map_device_clear_bits(map, CHUNK_ALLOCATED);
  /* Once for the tree ref. */
  btrfs_free_chunk_map(map);
  cond_resched_rwlock_write(&fs_info->mapping_tree_lock);
 }
 write_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);
}

static int btrfs_chunk_map_num_copies(const struct btrfs_chunk_map *map)
{
 enum btrfs_raid_types index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(map->type);

 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
  return 2;

 /*
  * There could be two corrupted data stripes, we need to loop retry in
  * order to rebuild the correct data.
  *
  * Fail a stripe at a time on every retry except the stripe under
  * reconstruction.
 */
 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
  return map->num_stripes;

 /* Non-RAID56, use their ncopies from btrfs_raid_array. */
 return btrfs_raid_array[index].ncopies;
}

int btrfs_num_copies(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical, u64 len)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;
 int ret;

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);
 if (IS_ERR(map))
  /*
   * We could return errors for these cases, but that could get
   * ugly and we'd probably do the same thing which is just not do
   * anything else and exit, so return 1 so the callers don't try
   * to use other copies.
 */
  return 1;

 ret = btrfs_chunk_map_num_copies(map);
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ret;
}

unsigned long btrfs_full_stripe_len(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        u64 logical)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;
 unsigned long len = fs_info->sectorsize;

 if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, RAID56))
  return len;

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, len);

 if (!WARN_ON(IS_ERR(map))) {
  if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
   len = btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));
  btrfs_free_chunk_map(map);
 }
 return len;
}

#ifdef CONFIG_BTRFS_EXPERIMENTAL
static int btrfs_read_preferred(struct btrfs_chunk_map *map, int first, int num_stripes)
{
 for (int index = first; index < first + num_stripes; index++) {
  const struct btrfs_device *device = map->stripes[index].dev;

  if (device->devid == READ_ONCE(device->fs_devices->read_devid))
   return index;
 }

 /* If no read-preferred device is set use the first stripe. */
 return first;
}

struct stripe_mirror {
 u64 devid;
 int num;
};

static int btrfs_cmp_devid(const void *a, const void *b)
{
 const struct stripe_mirror *s1 = (const struct stripe_mirror *)a;
 const struct stripe_mirror *s2 = (const struct stripe_mirror *)b;

 if (s1->devid < s2->devid)
  return -1;
 if (s1->devid > s2->devid)
  return 1;
 return 0;
}

/*
 * Select a stripe for reading using the round-robin algorithm.
 *
 *  1. Compute the read cycle as the total sectors read divided by the minimum
 *     sectors per device.
 *  2. Determine the stripe number for the current read by taking the modulus
 *     of the read cycle with the total number of stripes:
 *
 *      stripe index = (total sectors / min sectors per dev) % num stripes
 *
 * The calculated stripe index is then used to select the corresponding device
 * from the list of devices, which is ordered by devid.
 */
static int btrfs_read_rr(const struct btrfs_chunk_map *map, int first, int num_stripes)
{
 struct stripe_mirror stripes[BTRFS_RAID1_MAX_MIRRORS] = { 0 };
 struct btrfs_device *device  = map->stripes[first].dev;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_devices->fs_info;
 unsigned int read_cycle;
 unsigned int total_reads;
 unsigned int min_reads_per_dev;

 total_reads = percpu_counter_sum(&fs_info->stats_read_blocks);
 min_reads_per_dev = READ_ONCE(fs_info->fs_devices->rr_min_contig_read) >>
             fs_info->sectorsize_bits;

 for (int index = 0, i = first; i < first + num_stripes; i++) {
  stripes[index].devid = map->stripes[i].dev->devid;
  stripes[index].num = i;
  index++;
 }
 sort(stripes, num_stripes, sizeof(struct stripe_mirror),
      btrfs_cmp_devid, NULL);

 read_cycle = total_reads / min_reads_per_dev;
 return stripes[read_cycle % num_stripes].num;
}
#endif

static int find_live_mirror(struct btrfs_fs_info *fs_info,
       struct btrfs_chunk_map *map, int first,
       bool dev_replace_is_ongoing)
{
 const enum btrfs_read_policy policy = READ_ONCE(fs_info->fs_devices->read_policy);
 int i;
 int num_stripes;
 int preferred_mirror;
 int tolerance;
 struct btrfs_device *srcdev;

 ASSERT((map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK | BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)),
        "type=%llu", map->type);

 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
  num_stripes = map->sub_stripes;
 else
  num_stripes = map->num_stripes;

 switch (policy) {
 default:
  /* Shouldn't happen, just warn and use pid instead of failing */
  btrfs_warn_rl(fs_info, "unknown read_policy type %u, reset to pid",
         policy);
  WRITE_ONCE(fs_info->fs_devices->read_policy, BTRFS_READ_POLICY_PID);
  fallthrough;
 case BTRFS_READ_POLICY_PID:
  preferred_mirror = first + (current->pid % num_stripes);
  break;
#ifdef CONFIG_BTRFS_EXPERIMENTAL
 case BTRFS_READ_POLICY_RR:
  preferred_mirror = btrfs_read_rr(map, first, num_stripes);
  break;
 case BTRFS_READ_POLICY_DEVID:
  preferred_mirror = btrfs_read_preferred(map, first, num_stripes);
  break;
#endif
 }

 if (dev_replace_is_ongoing &&
     fs_info->dev_replace.cont_reading_from_srcdev_mode ==
      BTRFS_DEV_REPLACE_ITEM_CONT_READING_FROM_SRCDEV_MODE_AVOID)
  srcdev = fs_info->dev_replace.srcdev;
 else
  srcdev = NULL;

 /*
  * try to avoid the drive that is the source drive for a
  * dev-replace procedure, only choose it if no other non-missing
  * mirror is available
 */
 for (tolerance = 0; tolerance < 2; tolerance++) {
  if (map->stripes[preferred_mirror].dev->bdev &&
      (tolerance || map->stripes[preferred_mirror].dev != srcdev))
   return preferred_mirror;
  for (i = first; i < first + num_stripes; i++) {
   if (map->stripes[i].dev->bdev &&
       (tolerance || map->stripes[i].dev != srcdev))
    return i;
  }
 }

 /* we couldn't find one that doesn't fail.  Just return something
  * and the io error handling code will clean up eventually
 */
 return preferred_mirror;
}

EXPORT_FOR_TESTS
struct btrfs_io_context *alloc_btrfs_io_context(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      u64 logical, u16 total_stripes)
{
 struct btrfs_io_context *bioc;

 bioc = kzalloc(
   /* The size of btrfs_io_context */
  sizeof(struct btrfs_io_context) +
  /* Plus the variable array for the stripes */
  sizeof(struct btrfs_io_stripe) * (total_stripes),
  GFP_NOFS);

 if (!bioc)
  return NULL;

 refcount_set(&bioc->refs, 1);

 bioc->fs_info = fs_info;
 bioc->replace_stripe_src = -1;
 bioc->full_stripe_logical = (u64)-1;
 bioc->logical = logical;

 return bioc;
}

void btrfs_get_bioc(struct btrfs_io_context *bioc)
{
 WARN_ON(!refcount_read(&bioc->refs));
 refcount_inc(&bioc->refs);
}

void btrfs_put_bioc(struct btrfs_io_context *bioc)
{
 if (!bioc)
  return;
 if (refcount_dec_and_test(&bioc->refs))
  kfree(bioc);
}

/*
 * Please note that, discard won't be sent to target device of device
 * replace.
 */
struct btrfs_discard_stripe *btrfs_map_discard(struct btrfs_fs_info *fs_info,
            u64 logical, u64 *length_ret,
            u32 *num_stripes)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;
 struct btrfs_discard_stripe *stripes;
 u64 length = *length_ret;
 u64 offset;
 u32 stripe_nr;
 u32 stripe_nr_end;
 u32 stripe_cnt;
 u64 stripe_end_offset;
 u64 stripe_offset;
 u32 stripe_index;
 u32 factor = 0;
 u32 sub_stripes = 0;
 u32 stripes_per_dev = 0;
 u32 remaining_stripes = 0;
 u32 last_stripe = 0;
 int ret;
 int i;

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, length);
 if (IS_ERR(map))
  return ERR_CAST(map);

 /* we don't discard raid56 yet */
 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
  ret = -EOPNOTSUPP;
  goto out_free_map;
 }

 offset = logical - map->start;
 length = min_t(u64, map->start + map->chunk_len - logical, length);
 *length_ret = length;

 /*
  * stripe_nr counts the total number of stripes we have to stride
  * to get to this block
 */
 stripe_nr = offset >> BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;

 /* stripe_offset is the offset of this block in its stripe */
 stripe_offset = offset - btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);

 stripe_nr_end = round_up(offset + length, BTRFS_STRIPE_LEN) >>
   BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
 stripe_cnt = stripe_nr_end - stripe_nr;
 stripe_end_offset = btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr_end) -
       (offset + length);
 /*
  * after this, stripe_nr is the number of stripes on this
  * device we have to walk to find the data, and stripe_index is
  * the number of our device in the stripe array
 */
 *num_stripes = 1;
 stripe_index = 0;
 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
    BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
  if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
   sub_stripes = 1;
  else
   sub_stripes = map->sub_stripes;

  factor = map->num_stripes / sub_stripes;
  *num_stripes = min_t(u64, map->num_stripes,
        sub_stripes * stripe_cnt);
  stripe_index = stripe_nr % factor;
  stripe_nr /= factor;
  stripe_index *= sub_stripes;

  remaining_stripes = stripe_cnt % factor;
  stripes_per_dev = stripe_cnt / factor;
  last_stripe = ((stripe_nr_end - 1) % factor) * sub_stripes;
 } else if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
    BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)) {
  *num_stripes = map->num_stripes;
 } else {
  stripe_index = stripe_nr % map->num_stripes;
  stripe_nr /= map->num_stripes;
 }

 stripes = kcalloc(*num_stripes, sizeof(*stripes), GFP_NOFS);
 if (!stripes) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out_free_map;
 }

 for (i = 0; i < *num_stripes; i++) {
  stripes[i].physical =
   map->stripes[stripe_index].physical +
   stripe_offset + btrfs_stripe_nr_to_offset(stripe_nr);
  stripes[i].dev = map->stripes[stripe_index].dev;

  if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
     BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
   stripes[i].length = btrfs_stripe_nr_to_offset(stripes_per_dev);

   if (i / sub_stripes < remaining_stripes)
    stripes[i].length += BTRFS_STRIPE_LEN;

   /*
    * Special for the first stripe and
    * the last stripe:
    *
    * |-------|...|-------|
    *     |----------|
    *    off     end_off
 */
   if (i < sub_stripes)
    stripes[i].length -= stripe_offset;

   if (stripe_index >= last_stripe &&
       stripe_index <= (last_stripe +
          sub_stripes - 1))
    stripes[i].length -= stripe_end_offset;

   if (i == sub_stripes - 1)
    stripe_offset = 0;
  } else {
   stripes[i].length = length;
  }

  stripe_index++;
  if (stripe_index == map->num_stripes) {
   stripe_index = 0;
   stripe_nr++;
  }
 }

 btrfs_free_chunk_map(map);
 return stripes;
out_free_map:
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ERR_PTR(ret);
}

static bool is_block_group_to_copy(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 bool ret;

 /* Non zoned filesystem does not use "to_copy" flag */
 if (!btrfs_is_zoned(fs_info))
  return false;

 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, logical);

 ret = test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_TO_COPY, &cache->runtime_flags);

 btrfs_put_block_group(cache);
 return ret;
}

static void handle_ops_on_dev_replace(struct btrfs_io_context *bioc,
          struct btrfs_dev_replace *dev_replace,
          u64 logical,
          struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 u64 srcdev_devid = dev_replace->srcdev->devid;
 /*
  * At this stage, num_stripes is still the real number of stripes,
  * excluding the duplicated stripes.
 */
 int num_stripes = io_geom->num_stripes;
 int max_errors = io_geom->max_errors;
 int nr_extra_stripes = 0;
 int i;

 /*
  * A block group which has "to_copy" set will eventually be copied by
  * the dev-replace process. We can avoid cloning IO here.
 */
 if (is_block_group_to_copy(dev_replace->srcdev->fs_info, logical))
  return;

 /*
  * Duplicate the write operations while the dev-replace procedure is
  * running. Since the copying of the old disk to the new disk takes
  * place at run time while the filesystem is mounted writable, the
  * regular write operations to the old disk have to be duplicated to go
  * to the new disk as well.
  *
  * Note that device->missing is handled by the caller, and that the
  * write to the old disk is already set up in the stripes array.
 */
 for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
  struct btrfs_io_stripe *old = &bioc->stripes[i];
  struct btrfs_io_stripe *new = &bioc->stripes[num_stripes + nr_extra_stripes];

  if (old->dev->devid != srcdev_devid)
   continue;

  new->physical = old->physical;
  new->dev = dev_replace->tgtdev;
  if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
   bioc->replace_stripe_src = i;
  nr_extra_stripes++;
 }

 /* We can only have at most 2 extra nr_stripes (for DUP). */
 ASSERT(nr_extra_stripes <= 2, "nr_extra_stripes=%d", nr_extra_stripes);
 /*
  * For GET_READ_MIRRORS, we can only return at most 1 extra stripe for
  * replace.
  * If we have 2 extra stripes, only choose the one with smaller physical.
 */
 if (io_geom->op == BTRFS_MAP_GET_READ_MIRRORS && nr_extra_stripes == 2) {
  struct btrfs_io_stripe *first = &bioc->stripes[num_stripes];
  struct btrfs_io_stripe *second = &bioc->stripes[num_stripes + 1];

  /* Only DUP can have two extra stripes. */
  ASSERT(bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP,
         "map_type=%llu", bioc->map_type);

  /*
   * Swap the last stripe stripes and reduce @nr_extra_stripes.
   * The extra stripe would still be there, but won't be accessed.
 */
  if (first->physical > second->physical) {
   swap(second->physical, first->physical);
   swap(second->dev, first->dev);
   nr_extra_stripes--;
  }
 }

 io_geom->num_stripes = num_stripes + nr_extra_stripes;
 io_geom->max_errors = max_errors + nr_extra_stripes;
 bioc->replace_nr_stripes = nr_extra_stripes;
}

static u64 btrfs_max_io_len(struct btrfs_chunk_map *map, u64 offset,
       struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 /*
  * Stripe_nr is the stripe where this block falls.  stripe_offset is
  * the offset of this block in its stripe.
 */
 io_geom->stripe_offset = offset & BTRFS_STRIPE_LEN_MASK;
 io_geom->stripe_nr = offset >> BTRFS_STRIPE_LEN_SHIFT;
 ASSERT(io_geom->stripe_offset < U32_MAX,
        "stripe_offset=%llu", io_geom->stripe_offset);

 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
  unsigned long full_stripe_len =
   btrfs_stripe_nr_to_offset(nr_data_stripes(map));

  /*
   * For full stripe start, we use previously calculated
   * @stripe_nr. Align it to nr_data_stripes, then multiply with
   * STRIPE_LEN.
   *
   * By this we can avoid u64 division completely.  And we have
   * to go rounddown(), not round_down(), as nr_data_stripes is
   * not ensured to be power of 2.
 */
  io_geom->raid56_full_stripe_start = btrfs_stripe_nr_to_offset(
   rounddown(io_geom->stripe_nr, nr_data_stripes(map)));

  ASSERT(io_geom->raid56_full_stripe_start + full_stripe_len > offset,
         "raid56_full_stripe_start=%llu full_stripe_len=%lu offset=%llu",
         io_geom->raid56_full_stripe_start, full_stripe_len, offset);
  ASSERT(io_geom->raid56_full_stripe_start <= offset,
         "raid56_full_stripe_start=%llu offset=%llu",
         io_geom->raid56_full_stripe_start, offset);
  /*
   * For writes to RAID56, allow to write a full stripe set, but
   * no straddling of stripe sets.
 */
  if (io_geom->op == BTRFS_MAP_WRITE)
   return full_stripe_len - (offset - io_geom->raid56_full_stripe_start);
 }

 /*
  * For other RAID types and for RAID56 reads, allow a single stripe (on
  * a single disk).
 */
 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_STRIPE_MASK)
  return BTRFS_STRIPE_LEN - io_geom->stripe_offset;
 return U64_MAX;
}

static int set_io_stripe(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical,
    u64 *length, struct btrfs_io_stripe *dst,
    struct btrfs_chunk_map *map,
    struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 dst->dev = map->stripes[io_geom->stripe_index].dev;

 if (io_geom->op == BTRFS_MAP_READ && io_geom->use_rst)
  return btrfs_get_raid_extent_offset(fs_info, logical, length,
          map->type,
          io_geom->stripe_index, dst);

 dst->physical = map->stripes[io_geom->stripe_index].physical +
   io_geom->stripe_offset +
   btrfs_stripe_nr_to_offset(io_geom->stripe_nr);
 return 0;
}

static bool is_single_device_io(struct btrfs_fs_info *fs_info,
    const struct btrfs_io_stripe *smap,
    const struct btrfs_chunk_map *map,
    int num_alloc_stripes,
    struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 if (!smap)
  return false;

 if (num_alloc_stripes != 1)
  return false;

 if (io_geom->use_rst && io_geom->op != BTRFS_MAP_READ)
  return false;

 if ((map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) && io_geom->mirror_num > 1)
  return false;

 return true;
}

static void map_blocks_raid0(const struct btrfs_chunk_map *map,
        struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 io_geom->stripe_index = io_geom->stripe_nr % map->num_stripes;
 io_geom->stripe_nr /= map->num_stripes;
 if (io_geom->op == BTRFS_MAP_READ)
  io_geom->mirror_num = 1;
}

static void map_blocks_raid1(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        struct btrfs_chunk_map *map,
        struct btrfs_io_geometry *io_geom,
        bool dev_replace_is_ongoing)
{
 if (io_geom->op != BTRFS_MAP_READ) {
  io_geom->num_stripes = map->num_stripes;
  return;
 }

 if (io_geom->mirror_num) {
  io_geom->stripe_index = io_geom->mirror_num - 1;
  return;
 }

 io_geom->stripe_index = find_live_mirror(fs_info, map, 0,
       dev_replace_is_ongoing);
 io_geom->mirror_num = io_geom->stripe_index + 1;
}

static void map_blocks_dup(const struct btrfs_chunk_map *map,
      struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 if (io_geom->op != BTRFS_MAP_READ) {
  io_geom->num_stripes = map->num_stripes;
  return;
 }

 if (io_geom->mirror_num) {
  io_geom->stripe_index = io_geom->mirror_num - 1;
  return;
 }

 io_geom->mirror_num = 1;
}

static void map_blocks_raid10(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         struct btrfs_chunk_map *map,
         struct btrfs_io_geometry *io_geom,
         bool dev_replace_is_ongoing)
{
 u32 factor = map->num_stripes / map->sub_stripes;
 int old_stripe_index;

 io_geom->stripe_index = (io_geom->stripe_nr % factor) * map->sub_stripes;
 io_geom->stripe_nr /= factor;

 if (io_geom->op != BTRFS_MAP_READ) {
  io_geom->num_stripes = map->sub_stripes;
  return;
 }

 if (io_geom->mirror_num) {
  io_geom->stripe_index += io_geom->mirror_num - 1;
  return;
 }

 old_stripe_index = io_geom->stripe_index;
 io_geom->stripe_index = find_live_mirror(fs_info, map,
       io_geom->stripe_index,
       dev_replace_is_ongoing);
 io_geom->mirror_num = io_geom->stripe_index - old_stripe_index + 1;
}

static void map_blocks_raid56_write(struct btrfs_chunk_map *map,
        struct btrfs_io_geometry *io_geom,
        u64 logical, u64 *length)
{
 int data_stripes = nr_data_stripes(map);

 /*
  * Needs full stripe mapping.
  *
  * Push stripe_nr back to the start of the full stripe For those cases
  * needing a full stripe, @stripe_nr is the full stripe number.
  *
  * Originally we go raid56_full_stripe_start / full_stripe_len, but
  * that can be expensive.  Here we just divide @stripe_nr with
  * @data_stripes.
 */
 io_geom->stripe_nr /= data_stripes;

 /* RAID[56] write or recovery. Return all stripes */
 io_geom->num_stripes = map->num_stripes;
 io_geom->max_errors = btrfs_chunk_max_errors(map);

 /* Return the length to the full stripe end. */
 *length = min(logical + *length,
        io_geom->raid56_full_stripe_start + map->start +
        btrfs_stripe_nr_to_offset(data_stripes)) -
  logical;
 io_geom->stripe_index = 0;
 io_geom->stripe_offset = 0;
}

static void map_blocks_raid56_read(struct btrfs_chunk_map *map,
       struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 int data_stripes = nr_data_stripes(map);

 ASSERT(io_geom->mirror_num <= 1, "mirror_num=%d", io_geom->mirror_num);
 /* Just grab the data stripe directly. */
 io_geom->stripe_index = io_geom->stripe_nr % data_stripes;
 io_geom->stripe_nr /= data_stripes;

 /* We distribute the parity blocks across stripes. */
 io_geom->stripe_index =
  (io_geom->stripe_nr + io_geom->stripe_index) % map->num_stripes;

 if (io_geom->op == BTRFS_MAP_READ && io_geom->mirror_num < 1)
  io_geom->mirror_num = 1;
}

static void map_blocks_single(const struct btrfs_chunk_map *map,
         struct btrfs_io_geometry *io_geom)
{
 io_geom->stripe_index = io_geom->stripe_nr % map->num_stripes;
 io_geom->stripe_nr /= map->num_stripes;
 io_geom->mirror_num = io_geom->stripe_index + 1;
}

/*
 * Map one logical range to one or more physical ranges.
 *
 * @length:  (Mandatory) mapped length of this run.
 *   One logical range can be split into different segments
 *   due to factors like zones and RAID0/5/6/10 stripe
 *   boundaries.
 *
 * @bioc_ret:  (Mandatory) returned btrfs_io_context structure.
 *   which has one or more physical ranges (btrfs_io_stripe)
 *   recorded inside.
 *   Caller should call btrfs_put_bioc() to free it after use.
 *
 * @smap:  (Optional) single physical range optimization.
 *   If the map request can be fulfilled by one single
 *   physical range, and this is parameter is not NULL,
 *   then @bioc_ret would be NULL, and @smap would be
 *   updated.
 *
 * @mirror_num_ret: (Mandatory) returned mirror number if the original
 *   value is 0.
 *
 *   Mirror number 0 means to choose any live mirrors.
 *
 *   For non-RAID56 profiles, non-zero mirror_num means
 *   the Nth mirror. (e.g. mirror_num 1 means the first
 *   copy).
 *
 *   For RAID56 profile, mirror 1 means rebuild from P and
 *   the remaining data stripes.
 *
 *   For RAID6 profile, mirror > 2 means mark another
 *   data/P stripe error and rebuild from the remaining
 *   stripes..
 */
int btrfs_map_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, enum btrfs_map_op op,
      u64 logical, u64 *length,
      struct btrfs_io_context **bioc_ret,
      struct btrfs_io_stripe *smap, int *mirror_num_ret)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;
 struct btrfs_io_geometry io_geom = { 0 };
 u64 map_offset;
 int ret = 0;
 int num_copies;
 struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
 struct btrfs_dev_replace *dev_replace = &fs_info->dev_replace;
 bool dev_replace_is_ongoing = false;
 u16 num_alloc_stripes;
 u64 max_len;

 ASSERT(bioc_ret);

 io_geom.mirror_num = (mirror_num_ret ? *mirror_num_ret : 0);
 io_geom.num_stripes = 1;
 io_geom.stripe_index = 0;
 io_geom.op = op;

 map = btrfs_get_chunk_map(fs_info, logical, *length);
 if (IS_ERR(map))
  return PTR_ERR(map);

 num_copies = btrfs_chunk_map_num_copies(map);
 if (io_geom.mirror_num > num_copies)
  return -EINVAL;

 map_offset = logical - map->start;
 io_geom.raid56_full_stripe_start = (u64)-1;
 max_len = btrfs_max_io_len(map, map_offset, &io_geom);
 *length = min_t(u64, map->chunk_len - map_offset, max_len);
 io_geom.use_rst = btrfs_need_stripe_tree_update(fs_info, map->type);

 if (dev_replace->replace_task != current)
  down_read(&dev_replace->rwsem);

 dev_replace_is_ongoing = btrfs_dev_replace_is_ongoing(dev_replace);
 /*
  * Hold the semaphore for read during the whole operation, write is
  * requested at commit time but must wait.
 */
 if (!dev_replace_is_ongoing && dev_replace->replace_task != current)
  up_read(&dev_replace->rwsem);

 switch (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK) {
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0:
  map_blocks_raid0(map, &io_geom);
  break;
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1:
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3:
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4:
  map_blocks_raid1(fs_info, map, &io_geom, dev_replace_is_ongoing);
  break;
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP:
  map_blocks_dup(map, &io_geom);
  break;
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10:
  map_blocks_raid10(fs_info, map, &io_geom, dev_replace_is_ongoing);
  break;
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5:
 case BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6:
  if (op != BTRFS_MAP_READ || io_geom.mirror_num > 1)
   map_blocks_raid56_write(map, &io_geom, logical, length);
  else
   map_blocks_raid56_read(map, &io_geom);
  break;
 default:
  /*
   * After this, stripe_nr is the number of stripes on this
   * device we have to walk to find the data, and stripe_index is
   * the number of our device in the stripe array
 */
  map_blocks_single(map, &io_geom);
  break;
 }
 if (io_geom.stripe_index >= map->num_stripes) {
  btrfs_crit(fs_info,
      "stripe index math went horribly wrong, got stripe_index=%u, num_stripes=%u",
      io_geom.stripe_index, map->num_stripes);
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 num_alloc_stripes = io_geom.num_stripes;
 if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->tgtdev != NULL &&
     op != BTRFS_MAP_READ)
  /*
   * For replace case, we need to add extra stripes for extra
   * duplicated stripes.
   *
   * For both WRITE and GET_READ_MIRRORS, we may have at most
   * 2 more stripes (DUP types, otherwise 1).
 */
  num_alloc_stripes += 2;

 /*
  * If this I/O maps to a single device, try to return the device and
  * physical block information on the stack instead of allocating an
  * I/O context structure.
 */
 if (is_single_device_io(fs_info, smap, map, num_alloc_stripes, &io_geom)) {
  ret = set_io_stripe(fs_info, logical, length, smap, map, &io_geom);
  if (mirror_num_ret)
   *mirror_num_ret = io_geom.mirror_num;
  *bioc_ret = NULL;
  goto out;
 }

 bioc = alloc_btrfs_io_context(fs_info, logical, num_alloc_stripes);
 if (!bioc) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }
 bioc->map_type = map->type;
 bioc->use_rst = io_geom.use_rst;

 /*
  * For RAID56 full map, we need to make sure the stripes[] follows the
  * rule that data stripes are all ordered, then followed with P and Q
  * (if we have).
  *
  * It's still mostly the same as other profiles, just with extra rotation.
 */
 if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK &&
     (op != BTRFS_MAP_READ || io_geom.mirror_num > 1)) {
  /*
   * For RAID56 @stripe_nr is already the number of full stripes
   * before us, which is also the rotation value (needs to modulo
   * with num_stripes).
   *
   * In this case, we just add @stripe_nr with @i, then do the
   * modulo, to reduce one modulo call.
 */
  bioc->full_stripe_logical = map->start +
   btrfs_stripe_nr_to_offset(io_geom.stripe_nr *
        nr_data_stripes(map));
  for (int i = 0; i < io_geom.num_stripes; i++) {
   struct btrfs_io_stripe *dst = &bioc->stripes[i];
   u32 stripe_index;

   stripe_index = (i + io_geom.stripe_nr) % io_geom.num_stripes;
   dst->dev = map->stripes[stripe_index].dev;
   dst->physical =
    map->stripes[stripe_index].physical +
    io_geom.stripe_offset +
    btrfs_stripe_nr_to_offset(io_geom.stripe_nr);
  }
 } else {
  /*
   * For all other non-RAID56 profiles, just copy the target
   * stripe into the bioc.
 */
  for (int i = 0; i < io_geom.num_stripes; i++) {
   ret = set_io_stripe(fs_info, logical, length,
         &bioc->stripes[i], map, &io_geom);
   if (ret < 0)
    break;
   io_geom.stripe_index++;
  }
 }

 if (ret) {
  *bioc_ret = NULL;
  btrfs_put_bioc(bioc);
  goto out;
 }

 if (op != BTRFS_MAP_READ)
  io_geom.max_errors = btrfs_chunk_max_errors(map);

 if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->tgtdev != NULL &&
     op != BTRFS_MAP_READ) {
  handle_ops_on_dev_replace(bioc, dev_replace, logical, &io_geom);
 }

 *bioc_ret = bioc;
 bioc->num_stripes = io_geom.num_stripes;
 bioc->max_errors = io_geom.max_errors;
 bioc->mirror_num = io_geom.mirror_num;

out:
 if (dev_replace_is_ongoing && dev_replace->replace_task != current) {
  lockdep_assert_held(&dev_replace->rwsem);
  /* Unlock and let waiting writers proceed */
  up_read(&dev_replace->rwsem);
 }
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ret;
}

static bool dev_args_match_fs_devices(const struct btrfs_dev_lookup_args *args,
          const struct btrfs_fs_devices *fs_devices)
{
 if (args->fsid == NULL)
  return true;
 if (memcmp(fs_devices->metadata_uuid, args->fsid, BTRFS_FSID_SIZE) == 0)
  return true;
 return false;
}

static bool dev_args_match_device(const struct btrfs_dev_lookup_args *args,
      const struct btrfs_device *device)
{
 if (args->missing) {
  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state) &&
      !device->bdev)
   return true;
  return false;
 }

 if (device->devid != args->devid)
  return false;
 if (args->uuid && memcmp(device->uuid, args->uuid, BTRFS_UUID_SIZE) != 0)
  return false;
 return true;
}

/*
 * Find a device specified by @devid or @uuid in the list of @fs_devices, or
 * return NULL.
 *
 * If devid and uuid are both specified, the match must be exact, otherwise
 * only devid is used.
 */
struct btrfs_device *btrfs_find_device(const struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
           const struct btrfs_dev_lookup_args *args)
{
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_fs_devices *seed_devs;

 if (dev_args_match_fs_devices(args, fs_devices)) {
  list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
   if (dev_args_match_device(args, device))
    return device;
  }
 }

 list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
  if (!dev_args_match_fs_devices(args, seed_devs))
   continue;
  list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
   if (dev_args_match_device(args, device))
    return device;
  }
 }

 return NULL;
}

static struct btrfs_device *add_missing_dev(struct btrfs_fs_devices *fs_devices,
         u64 devid, u8 *dev_uuid)
{
 struct btrfs_device *device;
 unsigned int nofs_flag;

 /*
  * We call this under the chunk_mutex, so we want to use NOFS for this
  * allocation, however we don't want to change btrfs_alloc_device() to
  * always do NOFS because we use it in a lot of other GFP_KERNEL safe
  * places.
 */

 nofs_flag = memalloc_nofs_save();
 device = btrfs_alloc_device(NULL, &devid, dev_uuid, NULL);
 memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
 if (IS_ERR(device))
  return device;

 list_add(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
 device->fs_devices = fs_devices;
 fs_devices->num_devices++;

 set_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
 fs_devices->missing_devices++;

 return device;
}

/*
 * Allocate new device struct, set up devid and UUID.
 *
 * @fs_info: used only for generating a new devid, can be NULL if
 *  devid is provided (i.e. @devid != NULL).
 * @devid: a pointer to devid for this device.  If NULL a new devid
 *  is generated.
 * @uuid: a pointer to UUID for this device.  If NULL a new UUID
 *  is generated.
 * @path: a pointer to device path if available, NULL otherwise.
 *
 * Return: a pointer to a new &struct btrfs_device on success; ERR_PTR()
 * on error.  Returned struct is not linked onto any lists and must be
 * destroyed with btrfs_free_device.
 */
struct btrfs_device *btrfs_alloc_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     const u64 *devid, const u8 *uuid,
     const char *path)
{
 struct btrfs_device *dev;
 u64 tmp;

 if (WARN_ON(!devid && !fs_info))
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
 if (!dev)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 INIT_LIST_HEAD(&dev->dev_list);
 INIT_LIST_HEAD(&dev->dev_alloc_list);
 INIT_LIST_HEAD(&dev->post_commit_list);

 atomic_set(&dev->dev_stats_ccnt, 0);
 btrfs_device_data_ordered_init(dev);
 btrfs_extent_io_tree_init(fs_info, &dev->alloc_state, IO_TREE_DEVICE_ALLOC_STATE);

 if (devid)
  tmp = *devid;
 else {
  int ret;

  ret = find_next_devid(fs_info, &tmp);
  if (ret) {
   btrfs_free_device(dev);
   return ERR_PTR(ret);
  }
 }
 dev->devid = tmp;

 if (uuid)
  memcpy(dev->uuid, uuid, BTRFS_UUID_SIZE);
 else
  generate_random_uuid(dev->uuid);

 if (path) {
  const char *name;

  name = kstrdup(path, GFP_KERNEL);
  if (!name) {
   btrfs_free_device(dev);
   return ERR_PTR(-ENOMEM);
  }
  rcu_assign_pointer(dev->name, name);
 }

 return dev;
}

static void btrfs_report_missing_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     u64 devid, u8 *uuid, bool error)
{
 if (error)
  btrfs_err_rl(fs_info, "devid %llu uuid %pU is missing",
         devid, uuid);
 else
  btrfs_warn_rl(fs_info, "devid %llu uuid %pU is missing",
         devid, uuid);
}

u64 btrfs_calc_stripe_length(const struct btrfs_chunk_map *map)
{
 const int data_stripes = calc_data_stripes(map->type, map->num_stripes);

 return div_u64(map->chunk_len, data_stripes);
}

#if BITS_PER_LONG == 32
/*
 * Due to page cache limit, metadata beyond BTRFS_32BIT_MAX_FILE_SIZE
 * can't be accessed on 32bit systems.
 *
 * This function do mount time check to reject the fs if it already has
 * metadata chunk beyond that limit.
 */
static int check_32bit_meta_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      u64 logical, u64 length, u64 type)
{
 if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA))
  return 0;

 if (logical + length < MAX_LFS_FILESIZE)
  return 0;

 btrfs_err_32bit_limit(fs_info);
 return -EOVERFLOW;
}

/*
 * This is to give early warning for any metadata chunk reaching
 * BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD.
 * Although we can still access the metadata, it's not going to be possible
 * once the limit is reached.
 */
static void warn_32bit_meta_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      u64 logical, u64 length, u64 type)
{
 if (!(type & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA))
  return;

 if (logical + length < BTRFS_32BIT_EARLY_WARN_THRESHOLD)
  return;

 btrfs_warn_32bit_limit(fs_info);
}
#endif

static struct btrfs_device *handle_missing_device(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        u64 devid, u8 *uuid)
{
 struct btrfs_device *dev;

 if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
  btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, uuid, true);
  return ERR_PTR(-ENOENT);
 }

 dev = add_missing_dev(fs_info->fs_devices, devid, uuid);
 if (IS_ERR(dev)) {
  btrfs_err(fs_info, "failed to init missing device %llu: %ld",
     devid, PTR_ERR(dev));
  return dev;
 }
 btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, uuid, false);

 return dev;
}

static int read_one_chunk(struct btrfs_key *key, struct extent_buffer *leaf,
     struct btrfs_chunk *chunk)
{
 BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
 struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
 struct btrfs_chunk_map *map;
 u64 logical;
 u64 length;
 u64 devid;
 u64 type;
 u8 uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
 int index;
 int num_stripes;
 int ret;
 int i;

 logical = key->offset;
 length = btrfs_chunk_length(leaf, chunk);
 type = btrfs_chunk_type(leaf, chunk);
 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(type);
 num_stripes = btrfs_chunk_num_stripes(leaf, chunk);

#if BITS_PER_LONG == 32
 ret = check_32bit_meta_chunk(fs_info, logical, length, type);
 if (ret < 0)
  return ret;
 warn_32bit_meta_chunk(fs_info, logical, length, type);
#endif

 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, logical, 1);

 /* already mapped? */
 if (map && map->start <= logical && map->start + map->chunk_len > logical) {
  btrfs_free_chunk_map(map);
  return 0;
 } else if (map) {
  btrfs_free_chunk_map(map);
 }

 map = btrfs_alloc_chunk_map(num_stripes, GFP_NOFS);
 if (!map)
  return -ENOMEM;

 map->start = logical;
 map->chunk_len = length;
 map->num_stripes = num_stripes;
 map->io_width = btrfs_chunk_io_width(leaf, chunk);
 map->io_align = btrfs_chunk_io_align(leaf, chunk);
 map->type = type;
 /*
  * We can't use the sub_stripes value, as for profiles other than
  * RAID10, they may have 0 as sub_stripes for filesystems created by
  * older mkfs (<v5.4).
  * In that case, it can cause divide-by-zero errors later.
  * Since currently sub_stripes is fixed for each profile, let's
  * use the trusted value instead.
 */
 map->sub_stripes = btrfs_raid_array[index].sub_stripes;
 map->verified_stripes = 0;
 map->stripe_size = btrfs_calc_stripe_length(map);
 for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
  map->stripes[i].physical =
   btrfs_stripe_offset_nr(leaf, chunk, i);
  devid = btrfs_stripe_devid_nr(leaf, chunk, i);
  args.devid = devid;
  read_extent_buffer(leaf, uuid, (unsigned long)
       btrfs_stripe_dev_uuid_nr(chunk, i),
       BTRFS_UUID_SIZE);
  args.uuid = uuid;
  map->stripes[i].dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
  if (!map->stripes[i].dev) {
   map->stripes[i].dev = handle_missing_device(fs_info,
            devid, uuid);
   if (IS_ERR(map->stripes[i].dev)) {
    ret = PTR_ERR(map->stripes[i].dev);
    btrfs_free_chunk_map(map);
    return ret;
   }
  }

  set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA,
    &(map->stripes[i].dev->dev_state));
 }

 ret = btrfs_add_chunk_map(fs_info, map);
 if (ret < 0) {
  btrfs_err(fs_info,
     "failed to add chunk map, start=%llu len=%llu: %d",
     map->start, map->chunk_len, ret);
  btrfs_free_chunk_map(map);
 }

 return ret;
}

static void fill_device_from_item(struct extent_buffer *leaf,
     struct btrfs_dev_item *dev_item,
     struct btrfs_device *device)
{
 unsigned long ptr;

 device->devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
 device->disk_total_bytes = btrfs_device_total_bytes(leaf, dev_item);
 device->total_bytes = device->disk_total_bytes;
 device->commit_total_bytes = device->disk_total_bytes;
 device->bytes_used = btrfs_device_bytes_used(leaf, dev_item);
 device->commit_bytes_used = device->bytes_used;
 device->type = btrfs_device_type(leaf, dev_item);
 device->io_align = btrfs_device_io_align(leaf, dev_item);
 device->io_width = btrfs_device_io_width(leaf, dev_item);
 device->sector_size = btrfs_device_sector_size(leaf, dev_item);
 WARN_ON(device->devid == BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID);
 clear_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state);

 ptr = btrfs_device_uuid(dev_item);
 read_extent_buffer(leaf, device->uuid, ptr, BTRFS_UUID_SIZE);
}

static struct btrfs_fs_devices *open_seed_devices(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        u8 *fsid)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices;
 int ret;

 lockdep_assert_held(&uuid_mutex);
 ASSERT(fsid);

 /* This will match only for multi-device seed fs */
 list_for_each_entry(fs_devices, &fs_info->fs_devices->seed_list, seed_list)
  if (!memcmp(fs_devices->fsid, fsid, BTRFS_FSID_SIZE))
   return fs_devices;


 fs_devices = find_fsid(fsid, NULL);
 if (!fs_devices) {
  if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
   btrfs_err(fs_info,
  "failed to find fsid %pU when attempting to open seed devices",
      fsid);
   return ERR_PTR(-ENOENT);
  }

  fs_devices = alloc_fs_devices(fsid);
  if (IS_ERR(fs_devices))
   return fs_devices;

  fs_devices->seeding = true;
  fs_devices->opened = 1;
  return fs_devices;
 }

 /*
  * Upon first call for a seed fs fsid, just create a private copy of the
  * respective fs_devices and anchor it at fs_info->fs_devices->seed_list
 */
 fs_devices = clone_fs_devices(fs_devices);
 if (IS_ERR(fs_devices))
  return fs_devices;

 ret = open_fs_devices(fs_devices, BLK_OPEN_READ, fs_info->sb);
 if (ret) {
  free_fs_devices(fs_devices);
  return ERR_PTR(ret);
 }

 if (!fs_devices->seeding) {
  close_fs_devices(fs_devices);
  free_fs_devices(fs_devices);
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 }

 list_add(&fs_devices->seed_list, &fs_info->fs_devices->seed_list);

 return fs_devices;
}

static int read_one_dev(struct extent_buffer *leaf,
   struct btrfs_dev_item *dev_item)
{
 BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
 struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 struct btrfs_device *device;
 u64 devid;
 int ret;
 u8 fs_uuid[BTRFS_FSID_SIZE];
 u8 dev_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];

 devid = btrfs_device_id(leaf, dev_item);
 args.devid = devid;
 read_extent_buffer(leaf, dev_uuid, btrfs_device_uuid(dev_item),
      BTRFS_UUID_SIZE);
 read_extent_buffer(leaf, fs_uuid, btrfs_device_fsid(dev_item),
      BTRFS_FSID_SIZE);
 args.uuid = dev_uuid;
 args.fsid = fs_uuid;

 if (memcmp(fs_uuid, fs_devices->metadata_uuid, BTRFS_FSID_SIZE)) {
  fs_devices = open_seed_devices(fs_info, fs_uuid);
  if (IS_ERR(fs_devices))
   return PTR_ERR(fs_devices);
 }

 device = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
 if (!device) {
  if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
   btrfs_report_missing_device(fs_info, devid,
       dev_uuid, true);
   return -ENOENT;
  }

  device = add_missing_dev(fs_devices, devid, dev_uuid);
  if (IS_ERR(device)) {
   btrfs_err(fs_info,
    "failed to add missing dev %llu: %ld",
    devid, PTR_ERR(device));
   return PTR_ERR(device);
  }
  btrfs_report_missing_device(fs_info, devid, dev_uuid, false);
 } else {
  if (!device->bdev) {
   if (!btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED)) {
    btrfs_report_missing_device(fs_info,
      devid, dev_uuid, true);
    return -ENOENT;
   }
   btrfs_report_missing_device(fs_info, devid,
       dev_uuid, false);
  }

  if (!device->bdev &&
      !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state)) {
   /*
    * this happens when a device that was properly setup
    * in the device info lists suddenly goes bad.
    * device->bdev is NULL, and so we have to set
    * device->missing to one here
 */
   device->fs_devices->missing_devices++;
   set_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state);
  }

  /* Move the device to its own fs_devices */
  if (device->fs_devices != fs_devices) {
   ASSERT(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING,
       &device->dev_state));

   list_move(&device->dev_list, &fs_devices->devices);
   device->fs_devices->num_devices--;
   fs_devices->num_devices++;

   device->fs_devices->missing_devices--;
   fs_devices->missing_devices++;

   device->fs_devices = fs_devices;
  }
 }

 if (device->fs_devices != fs_info->fs_devices) {
  BUG_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state));
  if (device->generation !=
      btrfs_device_generation(leaf, dev_item))
   return -EINVAL;
 }

 fill_device_from_item(leaf, dev_item, device);
 if (device->bdev) {
  u64 max_total_bytes = bdev_nr_bytes(device->bdev);

  if (device->total_bytes > max_total_bytes) {
   btrfs_err(fs_info,
   "device total_bytes should be at most %llu but found %llu",
      max_total_bytes, device->total_bytes);
   return -EINVAL;
  }
 }
 set_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state);
 if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state) &&
    !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state)) {
  device->fs_devices->total_rw_bytes += device->total_bytes;
  atomic64_add(device->total_bytes - device->bytes_used,
    &fs_info->free_chunk_space);
 }
 ret = 0;
 return ret;
}

int btrfs_read_sys_array(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_super_block *super_copy = fs_info->super_copy;
 struct extent_buffer *sb;
 u8 *array_ptr;
 unsigned long sb_array_offset;
 int ret = 0;
 u32 array_size;
 u32 cur_offset;
 struct btrfs_key key;

 ASSERT(BTRFS_SUPER_INFO_SIZE <= fs_info->nodesize);

 /*
  * We allocated a dummy extent, just to use extent buffer accessors.
  * There will be unused space after BTRFS_SUPER_INFO_SIZE, but
  * that's fine, we will not go beyond system chunk array anyway.
 */
 sb = alloc_dummy_extent_buffer(fs_info, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
 if (!sb)
  return -ENOMEM;
 set_extent_buffer_uptodate(sb);

 write_extent_buffer(sb, super_copy, 0, BTRFS_SUPER_INFO_SIZE);
 array_size = btrfs_super_sys_array_size(super_copy);

 array_ptr = super_copy->sys_chunk_array;
 sb_array_offset = offsetof(struct btrfs_super_block, sys_chunk_array);
 cur_offset = 0;

 while (cur_offset < array_size) {
  struct btrfs_chunk *chunk;
  struct btrfs_disk_key *disk_key = (struct btrfs_disk_key *)array_ptr;
  u32 len = sizeof(*disk_key);

  /*
   * The sys_chunk_array has been already verified at super block
   * read time.  Only do ASSERT()s for basic checks.
 */
  ASSERT(cur_offset + len <= array_size);

  btrfs_disk_key_to_cpu(&key, disk_key);

  array_ptr += len;
  sb_array_offset += len;
  cur_offset += len;

  ASSERT(key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY);

  chunk = (struct btrfs_chunk *)sb_array_offset;
  ASSERT(btrfs_chunk_type(sb, chunk) & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);

  len = btrfs_chunk_item_size(btrfs_chunk_num_stripes(sb, chunk));

  ASSERT(cur_offset + len <= array_size);

  ret = read_one_chunk(&key, sb, chunk);
  if (ret)
   break;

  array_ptr += len;
  sb_array_offset += len;
  cur_offset += len;
 }
 clear_extent_buffer_uptodate(sb);
 free_extent_buffer_stale(sb);
 return ret;
}

/*
 * Check if all chunks in the fs are OK for read-write degraded mount
 *
 * If the @failing_dev is specified, it's accounted as missing.
 *
 * Return true if all chunks meet the minimal RW mount requirements.
 * Return false if any chunk doesn't meet the minimal RW mount requirements.
 */
bool btrfs_check_rw_degradable(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_device *failing_dev)
{
 struct btrfs_chunk_map *map;
 u64 next_start;
 bool ret = true;

 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, 0, U64_MAX);
 /* No chunk at all? Return false anyway */
 if (!map) {
  ret = false;
  goto out;
 }
 while (map) {
  int missing = 0;
  int max_tolerated;
  int i;

  max_tolerated =
   btrfs_get_num_tolerated_disk_barrier_failures(
     map->type);
  for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
   struct btrfs_device *dev = map->stripes[i].dev;

   if (!dev || !dev->bdev ||
       test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &dev->dev_state) ||
       dev->last_flush_error)
    missing++;
   else if (failing_dev && failing_dev == dev)
    missing++;
  }
  if (missing > max_tolerated) {
   if (!failing_dev)
    btrfs_warn(fs_info,
 "chunk %llu missing %d devices, max tolerance is %d for writable mount",
       map->start, missing, max_tolerated);
   btrfs_free_chunk_map(map);
   ret = false;
   goto out;
  }
  next_start = map->start + map->chunk_len;
  btrfs_free_chunk_map(map);

  map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, next_start, U64_MAX - next_start);
 }
out:
 return ret;
}

static void readahead_tree_node_children(struct extent_buffer *node)
{
 int i;
 const int nr_items = btrfs_header_nritems(node);

 for (i = 0; i < nr_items; i++)
  btrfs_readahead_node_child(node, i);
}

int btrfs_read_chunk_tree(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key found_key;
 int ret;
 int slot;
 int iter_ret = 0;
 u64 total_dev = 0;
 u64 last_ra_node = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 /*
  * uuid_mutex is needed only if we are mounting a sprout FS
  * otherwise we don't need it.
 */
 mutex_lock(&uuid_mutex);

 /*
  * It is possible for mount and umount to race in such a way that
  * we execute this code path, but open_fs_devices failed to clear
  * total_rw_bytes. We certainly want it cleared before reading the
  * device items, so clear it here.
 */
 fs_info->fs_devices->total_rw_bytes = 0;

 /*
  * Lockdep complains about possible circular locking dependency between
  * a disk's open_mutex (struct gendisk.open_mutex), the rw semaphores
  * used for freeze procection of a fs (struct super_block.s_writers),
  * which we take when starting a transaction, and extent buffers of the
  * chunk tree if we call read_one_dev() while holding a lock on an
  * extent buffer of the chunk tree. Since we are mounting the filesystem
  * and at this point there can't be any concurrent task modifying the
  * chunk tree, to keep it simple, just skip locking on the chunk tree.
 */
 ASSERT(!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags));
 path->skip_locking = 1;

 /*
  * Read all device items, and then all the chunk items. All
  * device items are found before any chunk item (their object id
  * is smaller than the lowest possible object id for a chunk
  * item - BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID).
 */
 key.objectid = BTRFS_DEV_ITEMS_OBJECTID;
 key.type = 0;
 key.offset = 0;
 btrfs_for_each_slot(root, &key, &found_key, path, iter_ret) {
  struct extent_buffer *node = path->nodes[1];

  leaf = path->nodes[0];
  slot = path->slots[0];

  if (node) {
   if (last_ra_node != node->start) {
    readahead_tree_node_children(node);
    last_ra_node = node->start;
   }
  }
  if (found_key.type == BTRFS_DEV_ITEM_KEY) {
   struct btrfs_dev_item *dev_item;
   dev_item = btrfs_item_ptr(leaf, slot,
        struct btrfs_dev_item);
   ret = read_one_dev(leaf, dev_item);
   if (ret)
    goto error;
   total_dev++;
  } else if (found_key.type == BTRFS_CHUNK_ITEM_KEY) {
   struct btrfs_chunk *chunk;

   /*
    * We are only called at mount time, so no need to take
    * fs_info->chunk_mutex. Plus, to avoid lockdep warnings,
    * we always lock first fs_info->chunk_mutex before
    * acquiring any locks on the chunk tree. This is a
    * requirement for chunk allocation, see the comment on
    * top of btrfs_chunk_alloc() for details.
 */
   chunk = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_chunk);
   ret = read_one_chunk(&found_key, leaf, chunk);
   if (ret)
    goto error;
  }
 }
 /* Catch error found during iteration */
 if (iter_ret < 0) {
  ret = iter_ret;
  goto error;
 }

 /*
  * After loading chunk tree, we've got all device information,
  * do another round of validation checks.
 */
 if (total_dev != fs_info->fs_devices->total_devices) {
  btrfs_warn(fs_info,
"super block num_devices %llu mismatch with DEV_ITEM count %llu, will be repaired on next transaction commit",
     btrfs_super_num_devices(fs_info->super_copy),
     total_dev);
  fs_info->fs_devices->total_devices = total_dev;
  btrfs_set_super_num_devices(fs_info->super_copy, total_dev);
 }
 if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <
     fs_info->fs_devices->total_rw_bytes) {
  btrfs_err(fs_info,
 "super_total_bytes %llu mismatch with fs_devices total_rw_bytes %llu",
     btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy),
     fs_info->fs_devices->total_rw_bytes);
  ret = -EINVAL;
  goto error;
 }
 ret = 0;
error:
 mutex_unlock(&uuid_mutex);

 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

int btrfs_init_devices_late(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices, *seed_devs;
 struct btrfs_device *device;
 int ret = 0;

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list)
  device->fs_info = fs_info;

 list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
  list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
   device->fs_info = fs_info;
   ret = btrfs_get_dev_zone_info(device, false);
   if (ret)
    break;
  }

  seed_devs->fs_info = fs_info;
 }
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 return ret;
}

static u64 btrfs_dev_stats_value(const struct extent_buffer *eb,
     const struct btrfs_dev_stats_item *ptr,
     int index)
{
 u64 val;

 read_extent_buffer(eb, &val,
      offsetof(struct btrfs_dev_stats_item, values) +
       ((unsigned long)ptr) + (index * sizeof(u64)),
      sizeof(val));
 return val;
}

static void btrfs_set_dev_stats_value(struct extent_buffer *eb,
          struct btrfs_dev_stats_item *ptr,
          int index, u64 val)
{
 write_extent_buffer(eb, &val,
       offsetof(struct btrfs_dev_stats_item, values) +
        ((unsigned long)ptr) + (index * sizeof(u64)),
       sizeof(val));
}

static int btrfs_device_init_dev_stats(struct btrfs_device *device,
           struct btrfs_path *path)
{
 struct btrfs_dev_stats_item *ptr;
 struct extent_buffer *eb;
 struct btrfs_key key;
 int item_size;
 int i, ret, slot;

 if (!device->fs_info->dev_root)
  return 0;

 key.objectid = BTRFS_DEV_STATS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_PERSISTENT_ITEM_KEY;
 key.offset = device->devid;
 ret = btrfs_search_slot(NULL, device->fs_info->dev_root, &key, path, 0, 0);
 if (ret) {
  for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
   btrfs_dev_stat_set(device, i, 0);
  device->dev_stats_valid = 1;
  btrfs_release_path(path);
  return ret < 0 ? ret : 0;
 }
 slot = path->slots[0];
 eb = path->nodes[0];
 item_size = btrfs_item_size(eb, slot);

 ptr = btrfs_item_ptr(eb, slot, struct btrfs_dev_stats_item);

 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++) {
  if (item_size >= (1 + i) * sizeof(__le64))
   btrfs_dev_stat_set(device, i,
        btrfs_dev_stats_value(eb, ptr, i));
  else
   btrfs_dev_stat_set(device, i, 0);
 }

 device->dev_stats_valid = 1;
 btrfs_dev_stat_print_on_load(device);
 btrfs_release_path(path);

 return 0;
}

int btrfs_init_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices, *seed_devs;
 struct btrfs_device *device;
 struct btrfs_path *path = NULL;
 int ret = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
  ret = btrfs_device_init_dev_stats(device, path);
  if (ret)
   goto out;
 }
 list_for_each_entry(seed_devs, &fs_devices->seed_list, seed_list) {
  list_for_each_entry(device, &seed_devs->devices, dev_list) {
   ret = btrfs_device_init_dev_stats(device, path);
   if (ret)
    goto out;
  }
 }
out:
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

static int update_dev_stat_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct btrfs_device *device)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *dev_root = fs_info->dev_root;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;
 struct extent_buffer *eb;
 struct btrfs_dev_stats_item *ptr;
 int ret;
 int i;

 key.objectid = BTRFS_DEV_STATS_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_PERSISTENT_ITEM_KEY;
 key.offset = device->devid;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
 ret = btrfs_search_slot(trans, dev_root, &key, path, -1, 1);
 if (ret < 0) {
  btrfs_warn(fs_info,
   "error %d while searching for dev_stats item for device %s",
      ret, btrfs_dev_name(device));
  goto out;
 }

 if (ret == 0 &&
     btrfs_item_size(path->nodes[0], path->slots[0]) < sizeof(*ptr)) {
  /* need to delete old one and insert a new one */
  ret = btrfs_del_item(trans, dev_root, path);
  if (ret != 0) {
   btrfs_warn(fs_info,
    "delete too small dev_stats item for device %s failed %d",
       btrfs_dev_name(device), ret);
   goto out;
  }
  ret = 1;
 }

 if (ret == 1) {
  /* need to insert a new item */
  btrfs_release_path(path);
  ret = btrfs_insert_empty_item(trans, dev_root, path,
           &key, sizeof(*ptr));
  if (ret < 0) {
   btrfs_warn(fs_info,
    "insert dev_stats item for device %s failed %d",
    btrfs_dev_name(device), ret);
   goto out;
  }
 }

 eb = path->nodes[0];
 ptr = btrfs_item_ptr(eb, path->slots[0], struct btrfs_dev_stats_item);
 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
  btrfs_set_dev_stats_value(eb, ptr, i,
       btrfs_dev_stat_read(device, i));
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * called from commit_transaction. Writes all changed device stats to disk.
 */
int btrfs_run_dev_stats(struct btrfs_trans_handle *trans)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 struct btrfs_device *device;
 int stats_cnt;
 int ret = 0;

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
  stats_cnt = atomic_read(&device->dev_stats_ccnt);
  if (!device->dev_stats_valid || stats_cnt == 0)
   continue;


  /*
   * There is a LOAD-LOAD control dependency between the value of
   * dev_stats_ccnt and updating the on-disk values which requires
   * reading the in-memory counters. Such control dependencies
   * require explicit read memory barriers.
   *
   * This memory barriers pairs with smp_mb__before_atomic in
   * btrfs_dev_stat_inc/btrfs_dev_stat_set and with the full
   * barrier implied by atomic_xchg in
   * btrfs_dev_stats_read_and_reset
 */
  smp_rmb();

  ret = update_dev_stat_item(trans, device);
  if (!ret)
   atomic_sub(stats_cnt, &device->dev_stats_ccnt);
 }
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 return ret;
}

void btrfs_dev_stat_inc_and_print(struct btrfs_device *dev, int index)
{
 btrfs_dev_stat_inc(dev, index);

 if (!dev->dev_stats_valid)
  return;
 btrfs_err_rl(dev->fs_info,
  "bdev %s errs: wr %u, rd %u, flush %u, corrupt %u, gen %u",
      btrfs_dev_name(dev),
      btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS),
      btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS),
      btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS),
      btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_CORRUPTION_ERRS),
      btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_GENERATION_ERRS));
}

static void btrfs_dev_stat_print_on_load(struct btrfs_device *dev)
{
 int i;

 for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
  if (btrfs_dev_stat_read(dev, i) != 0)
   break;
 if (i == BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX)
  return; /* all values == 0, suppress message */

 btrfs_info(dev->fs_info,
  "bdev %s errs: wr %u, rd %u, flush %u, corrupt %u, gen %u",
        btrfs_dev_name(dev),
        btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS),
        btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS),
        btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS),
        btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_CORRUPTION_ERRS),
        btrfs_dev_stat_read(dev, BTRFS_DEV_STAT_GENERATION_ERRS));
}

int btrfs_get_dev_stats(struct btrfs_fs_info *fs_info,
   struct btrfs_ioctl_get_dev_stats *stats)
{
 BTRFS_DEV_LOOKUP_ARGS(args);
 struct btrfs_device *dev;
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 int i;

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 args.devid = stats->devid;
 dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 if (!dev) {
  btrfs_warn(fs_info, "get dev_stats failed, device not found");
  return -ENODEV;
 } else if (!dev->dev_stats_valid) {
  btrfs_warn(fs_info, "get dev_stats failed, not yet valid");
  return -ENODEV;
 } else if (stats->flags & BTRFS_DEV_STATS_RESET) {
  for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++) {
   if (stats->nr_items > i)
    stats->values[i] =
     btrfs_dev_stat_read_and_reset(dev, i);
   else
    btrfs_dev_stat_set(dev, i, 0);
  }
  btrfs_info(fs_info, "device stats zeroed by %s (%d)",
      current->comm, task_pid_nr(current));
 } else {
  for (i = 0; i < BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX; i++)
   if (stats->nr_items > i)
    stats->values[i] = btrfs_dev_stat_read(dev, i);
 }
 if (stats->nr_items > BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX)
  stats->nr_items = BTRFS_DEV_STAT_VALUES_MAX;
 return 0;
}

/*
 * Update the size and bytes used for each device where it changed.  This is
 * delayed since we would otherwise get errors while writing out the
 * superblocks.
 *
 * Must be invoked during transaction commit.
 */
void btrfs_commit_device_sizes(struct btrfs_transaction *trans)
{
 struct btrfs_device *curr, *next;

 ASSERT(trans->state == TRANS_STATE_COMMIT_DOING, "state=%d" , trans->state);

 if (list_empty(&trans->dev_update_list))
  return;

 /*
  * We don't need the device_list_mutex here.  This list is owned by the
  * transaction and the transaction must complete before the device is
  * released.
 */
 mutex_lock(&trans->fs_info->chunk_mutex);
 list_for_each_entry_safe(curr, next, &trans->dev_update_list,
     post_commit_list) {
  list_del_init(&curr->post_commit_list);
  curr->commit_total_bytes = curr->disk_total_bytes;
  curr->commit_bytes_used = curr->bytes_used;
 }
 mutex_unlock(&trans->fs_info->chunk_mutex);
}

/*
 * Multiplicity factor for simple profiles: DUP, RAID1-like and RAID10.
 */
int btrfs_bg_type_to_factor(u64 flags)
{
 const int index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(flags);

 return btrfs_raid_array[index].ncopies;
}



static int verify_one_dev_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     u64 chunk_offset, u64 devid,
     u64 physical_offset, u64 physical_len)
{
 struct btrfs_dev_lookup_args args = { .devid = devid };
 struct btrfs_chunk_map *map;
 struct btrfs_device *dev;
 u64 stripe_len;
 bool found = false;
 int ret = 0;
 int i;

 map = btrfs_find_chunk_map(fs_info, chunk_offset, 1);
 if (!map) {
  btrfs_err(fs_info,
"dev extent physical offset %llu on devid %llu doesn't have corresponding chunk",
     physical_offset, devid);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 stripe_len = btrfs_calc_stripe_length(map);
 if (physical_len != stripe_len) {
  btrfs_err(fs_info,
"dev extent physical offset %llu on devid %llu length doesn't match chunk %llu, have %llu expect %llu",
     physical_offset, devid, map->start, physical_len,
     stripe_len);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 /*
  * Very old mkfs.btrfs (before v4.15) will not respect the reserved
  * space. Although kernel can handle it without problem, better to warn
  * the users.
 */
 if (physical_offset < BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED)
  btrfs_warn(fs_info,
  "devid %llu physical %llu len %llu inside the reserved space",
      devid, physical_offset, physical_len);

 for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
  if (map->stripes[i].dev->devid == devid &&
      map->stripes[i].physical == physical_offset) {
   found = true;
   if (map->verified_stripes >= map->num_stripes) {
    btrfs_err(fs_info,
    "too many dev extents for chunk %llu found",
       map->start);
    ret = -EUCLEAN;
    goto out;
   }
   map->verified_stripes++;
   break;
  }
 }
 if (!found) {
  btrfs_err(fs_info,
 "dev extent physical offset %llu devid %llu has no corresponding chunk",
   physical_offset, devid);
  ret = -EUCLEAN;
 }

 /* Make sure no dev extent is beyond device boundary */
 dev = btrfs_find_device(fs_info->fs_devices, &args);
 if (!dev) {
  btrfs_err(fs_info, "failed to find devid %llu", devid);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 if (physical_offset + physical_len > dev->disk_total_bytes) {
  btrfs_err(fs_info,
"dev extent devid %llu physical offset %llu len %llu is beyond device boundary %llu",
     devid, physical_offset, physical_len,
     dev->disk_total_bytes);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 if (dev->zone_info) {
  u64 zone_size = dev->zone_info->zone_size;

  if (!IS_ALIGNED(physical_offset, zone_size) ||
      !IS_ALIGNED(physical_len, zone_size)) {
   btrfs_err(fs_info,
"zoned: dev extent devid %llu physical offset %llu len %llu is not aligned to device zone",
      devid, physical_offset, physical_len);
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }
 }

out:
 btrfs_free_chunk_map(map);
 return ret;
}

static int verify_chunk_dev_extent_mapping(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct rb_node *node;
 int ret = 0;

 read_lock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 for (node = rb_first_cached(&fs_info->mapping_tree); node; node = rb_next(node)) {
  struct btrfs_chunk_map *map;

  map = rb_entry(node, struct btrfs_chunk_map, rb_node);
  if (map->num_stripes != map->verified_stripes) {
   btrfs_err(fs_info,
   "chunk %llu has missing dev extent, have %d expect %d",
      map->start, map->verified_stripes, map->num_stripes);
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }
 }
out:
 read_unlock(&fs_info->mapping_tree_lock);
 return ret;
}

/*
 * Ensure that all dev extents are mapped to correct chunk, otherwise
 * later chunk allocation/free would cause unexpected behavior.
 *
 * NOTE: This will iterate through the whole device tree, which should be of
 * the same size level as the chunk tree.  This slightly increases mount time.
 */
int btrfs_verify_dev_extents(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
 struct btrfs_key key;
 u64 prev_devid = 0;
 u64 prev_dev_ext_end = 0;
 int ret = 0;

 /*
  * We don't have a dev_root because we mounted with ignorebadroots and
  * failed to load the root, so we want to skip the verification in this
  * case for sure.
  *
  * However if the dev root is fine, but the tree itself is corrupted
  * we'd still fail to mount.  This verification is only to make sure
  * writes can happen safely, so instead just bypass this check
  * completely in the case of IGNOREBADROOTS.
 */
 if (btrfs_test_opt(fs_info, IGNOREBADROOTS))
  return 0;

 key.objectid = 1;
 key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
 key.offset = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 path->reada = READA_FORWARD;
 ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0)
  goto out;

 if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(path->nodes[0])) {
  ret = btrfs_next_leaf(root, path);
  if (ret < 0)
   goto out;
  /* No dev extents at all? Not good */
  if (ret > 0) {
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }
 }
 while (1) {
  struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
  struct btrfs_dev_extent *dext;
  int slot = path->slots[0];
  u64 chunk_offset;
  u64 physical_offset;
  u64 physical_len;
  u64 devid;

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
  if (key.type != BTRFS_DEV_EXTENT_KEY)
   break;
  devid = key.objectid;
  physical_offset = key.offset;

  dext = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_dev_extent);
  chunk_offset = btrfs_dev_extent_chunk_offset(leaf, dext);
  physical_len = btrfs_dev_extent_length(leaf, dext);

  /* Check if this dev extent overlaps with the previous one */
  if (devid == prev_devid && physical_offset < prev_dev_ext_end) {
   btrfs_err(fs_info,
"dev extent devid %llu physical offset %llu overlap with previous dev extent end %llu",
      devid, physical_offset, prev_dev_ext_end);
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }

  ret = verify_one_dev_extent(fs_info, chunk_offset, devid,
         physical_offset, physical_len);
  if (ret < 0)
   goto out;
  prev_devid = devid;
  prev_dev_ext_end = physical_offset + physical_len;

  ret = btrfs_next_item(root, path);
  if (ret < 0)
   goto out;
  if (ret > 0) {
   ret = 0;
   break;
  }
 }

 /* Ensure all chunks have corresponding dev extents */
 ret = verify_chunk_dev_extent_mapping(fs_info);
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * Check whether the given block group or device is pinned by any inode being
 * used as a swapfile.
 */
bool btrfs_pinned_by_swapfile(struct btrfs_fs_info *fs_info, void *ptr)
{
 struct btrfs_swapfile_pin *sp;
 struct rb_node *node;

 spin_lock(&fs_info->swapfile_pins_lock);
 node = fs_info->swapfile_pins.rb_node;
 while (node) {
  sp = rb_entry(node, struct btrfs_swapfile_pin, node);
  if (ptr < sp->ptr)
   node = node->rb_left;
  else if (ptr > sp->ptr)
   node = node->rb_right;
  else
   break;
 }
 spin_unlock(&fs_info->swapfile_pins_lock);
 return node != NULL;
}

static int relocating_repair_kthread(void *data)
{
 struct btrfs_block_group *cache = data;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
 u64 target;
 int ret = 0;

 target = cache->start;
 btrfs_put_block_group(cache);

 sb_start_write(fs_info->sb);
 if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
  btrfs_info(fs_info,
      "zoned: skip relocating block group %llu to repair: EBUSY",
      target);
  sb_end_write(fs_info->sb);
  return -EBUSY;
 }

 mutex_lock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);

 /* Ensure block group still exists */
 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, target);
 if (!cache)
  goto out;

 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR, &cache->runtime_flags))
  goto out;

 ret = btrfs_may_alloc_data_chunk(fs_info, target);
 if (ret < 0)
  goto out;

 btrfs_info(fs_info,
     "zoned: relocating block group %llu to repair IO failure",
     target);
 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, target, true);

out:
 if (cache)
  btrfs_put_block_group(cache);
 mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
 btrfs_exclop_finish(fs_info);
 sb_end_write(fs_info->sb);

 return ret;
}

bool btrfs_repair_one_zone(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 logical)
{
 struct btrfs_block_group *cache;

 if (!btrfs_is_zoned(fs_info))
  return false;

 /* Do not attempt to repair in degraded state */
 if (btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED))
  return true;

 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, logical);
 if (!cache)
  return true;

 if (test_and_set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_RELOCATING_REPAIR, &cache->runtime_flags)) {
  btrfs_put_block_group(cache);
  return true;
 }

 kthread_run(relocating_repair_kthread, cache,
      "btrfs-relocating-repair");

 return true;
}

static void map_raid56_repair_block(struct btrfs_io_context *bioc,
        struct btrfs_io_stripe *smap,
        u64 logical)
{
 int data_stripes = nr_bioc_data_stripes(bioc);
 int i;

 for (i = 0; i < data_stripes; i++) {
  u64 stripe_start = bioc->full_stripe_logical +
       btrfs_stripe_nr_to_offset(i);

  if (logical >= stripe_start &&
      logical < stripe_start + BTRFS_STRIPE_LEN)
   break;
 }
 ASSERT(i < data_stripes, "i=%d data_stripes=%d", i, data_stripes);
 smap->dev = bioc->stripes[i].dev;
 smap->physical = bioc->stripes[i].physical +
   ((logical - bioc->full_stripe_logical) &
    BTRFS_STRIPE_LEN_MASK);
}

/*
 * Map a repair write into a single device.
 *
 * A repair write is triggered by read time repair or scrub, which would only
 * update the contents of a single device.
 * Not update any other mirrors nor go through RMW path.
 *
 * Callers should ensure:
 *
 * - Call btrfs_bio_counter_inc_blocked() first
 * - The range does not cross stripe boundary
 * - Has a valid @mirror_num passed in.
 */
int btrfs_map_repair_block(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_io_stripe *smap, u64 logical,
      u32 length, int mirror_num)
{
 struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
 u64 map_length = length;
 int mirror_ret = mirror_num;
 int ret;

 ASSERT(mirror_num > 0, "mirror_num=%d", mirror_num);

 ret = btrfs_map_block(fs_info, BTRFS_MAP_WRITE, logical, &map_length,
         &bioc, smap, &mirror_ret);
 if (ret < 0)
  return ret;

 /* The map range should not cross stripe boundary. */
 ASSERT(map_length >= length, "map_length=%llu length=%u", map_length, length);

 /* Already mapped to single stripe. */
 if (!bioc)
  goto out;

 /* Map the RAID56 multi-stripe writes to a single one. */
 if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
  map_raid56_repair_block(bioc, smap, logical);
  goto out;
 }

 ASSERT(mirror_num <= bioc->num_stripes,
        "mirror_num=%d num_stripes=%d", mirror_num,  bioc->num_stripes);
 smap->dev = bioc->stripes[mirror_num - 1].dev;
 smap->physical = bioc->stripes[mirror_num - 1].physical;
out:
 btrfs_put_bioc(bioc);
 ASSERT(smap->dev);
 return 0;
}