Quelle  extent_map.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0

#include <linux/err.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include "messages.h"
#include "ctree.h"
#include "extent_map.h"
#include "compression.h"
#include "btrfs_inode.h"
#include "disk-io.h"


static struct kmem_cache *extent_map_cache;

int __init btrfs_extent_map_init(void)
{
 extent_map_cache = kmem_cache_create("btrfs_extent_map",
          sizeof(struct extent_map), 0, 0, NULL);
 if (!extent_map_cache)
  return -ENOMEM;
 return 0;
}

void __cold btrfs_extent_map_exit(void)
{
 kmem_cache_destroy(extent_map_cache);
}

/*
 * Initialize the extent tree @tree.  Should be called for each new inode or
 * other user of the extent_map interface.
 */
void btrfs_extent_map_tree_init(struct extent_map_tree *tree)
{
 tree->root = RB_ROOT;
 INIT_LIST_HEAD(&tree->modified_extents);
 rwlock_init(&tree->lock);
}

/*
 * Allocate a new extent_map structure.  The new structure is returned with a
 * reference count of one and needs to be freed using free_extent_map()
 */
struct extent_map *btrfs_alloc_extent_map(void)
{
 struct extent_map *em;
 em = kmem_cache_zalloc(extent_map_cache, GFP_NOFS);
 if (!em)
  return NULL;
 RB_CLEAR_NODE(&em->rb_node);
 refcount_set(&em->refs, 1);
 INIT_LIST_HEAD(&em->list);
 return em;
}

/*
 * Drop the reference out on @em by one and free the structure if the reference
 * count hits zero.
 */
void btrfs_free_extent_map(struct extent_map *em)
{
 if (!em)
  return;
 if (refcount_dec_and_test(&em->refs)) {
  WARN_ON(btrfs_extent_map_in_tree(em));
  WARN_ON(!list_empty(&em->list));
  kmem_cache_free(extent_map_cache, em);
 }
}

/* Do the math around the end of an extent, handling wrapping. */
static u64 range_end(u64 start, u64 len)
{
 if (start + len < start)
  return (u64)-1;
 return start + len;
}

static void remove_em(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;

 rb_erase(&em->rb_node, &inode->extent_tree.root);
 RB_CLEAR_NODE(&em->rb_node);

 if (!btrfs_is_testing(fs_info) && btrfs_is_fstree(btrfs_root_id(inode->root)))
  percpu_counter_dec(&fs_info->evictable_extent_maps);
}

static int tree_insert(struct rb_root *root, struct extent_map *em)
{
 struct rb_node **p = &root->rb_node;
 struct rb_node *parent = NULL;
 struct extent_map *entry = NULL;
 struct rb_node *orig_parent = NULL;
 u64 end = range_end(em->start, em->len);

 while (*p) {
  parent = *p;
  entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);

  if (em->start < entry->start)
   p = &(*p)->rb_left;
  else if (em->start >= btrfs_extent_map_end(entry))
   p = &(*p)->rb_right;
  else
   return -EEXIST;
 }

 orig_parent = parent;
 while (parent && em->start >= btrfs_extent_map_end(entry)) {
  parent = rb_next(parent);
  entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
 }
 if (parent)
  if (end > entry->start && em->start < btrfs_extent_map_end(entry))
   return -EEXIST;

 parent = orig_parent;
 entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
 while (parent && em->start < entry->start) {
  parent = rb_prev(parent);
  entry = rb_entry(parent, struct extent_map, rb_node);
 }
 if (parent)
  if (end > entry->start && em->start < btrfs_extent_map_end(entry))
   return -EEXIST;

 rb_link_node(&em->rb_node, orig_parent, p);
 rb_insert_color(&em->rb_node, root);
 return 0;
}

/*
 * Search through the tree for an extent_map with a given offset.  If it can't
 * be found, try to find some neighboring extents
 */
static struct rb_node *tree_search(struct rb_root *root, u64 offset,
       struct rb_node **prev_or_next_ret)
{
 struct rb_node *n = root->rb_node;
 struct rb_node *prev = NULL;
 struct rb_node *orig_prev = NULL;
 struct extent_map *entry;
 struct extent_map *prev_entry = NULL;

 ASSERT(prev_or_next_ret);

 while (n) {
  entry = rb_entry(n, struct extent_map, rb_node);
  prev = n;
  prev_entry = entry;

  if (offset < entry->start)
   n = n->rb_left;
  else if (offset >= btrfs_extent_map_end(entry))
   n = n->rb_right;
  else
   return n;
 }

 orig_prev = prev;
 while (prev && offset >= btrfs_extent_map_end(prev_entry)) {
  prev = rb_next(prev);
  prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
 }

 /*
  * Previous extent map found, return as in this case the caller does not
  * care about the next one.
 */
 if (prev) {
  *prev_or_next_ret = prev;
  return NULL;
 }

 prev = orig_prev;
 prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
 while (prev && offset < prev_entry->start) {
  prev = rb_prev(prev);
  prev_entry = rb_entry(prev, struct extent_map, rb_node);
 }
 *prev_or_next_ret = prev;

 return NULL;
}

static inline u64 extent_map_block_len(const struct extent_map *em)
{
 if (btrfs_extent_map_is_compressed(em))
  return em->disk_num_bytes;
 return em->len;
}

static inline u64 extent_map_block_end(const struct extent_map *em)
{
 const u64 block_start = btrfs_extent_map_block_start(em);
 const u64 block_end = block_start + extent_map_block_len(em);

 if (block_end < block_start)
  return (u64)-1;

 return block_end;
}

static bool can_merge_extent_map(const struct extent_map *em)
{
 if (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)
  return false;

 /* Don't merge compressed extents, we need to know their actual size. */
 if (btrfs_extent_map_is_compressed(em))
  return false;

 if (em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING)
  return false;

 /*
  * We don't want to merge stuff that hasn't been written to the log yet
  * since it may not reflect exactly what is on disk, and that would be
  * bad.
 */
 if (!list_empty(&em->list))
  return false;

 return true;
}

/* Check to see if two extent_map structs are adjacent and safe to merge. */
static bool mergeable_maps(const struct extent_map *prev, const struct extent_map *next)
{
 if (btrfs_extent_map_end(prev) != next->start)
  return false;

 /*
  * The merged flag is not an on-disk flag, it just indicates we had the
  * extent maps of 2 (or more) adjacent extents merged, so factor it out.
 */
 if ((prev->flags & ~EXTENT_FLAG_MERGED) !=
     (next->flags & ~EXTENT_FLAG_MERGED))
  return false;

 if (next->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE - 1)
  return btrfs_extent_map_block_start(next) == extent_map_block_end(prev);

 /* HOLES and INLINE extents. */
 return next->disk_bytenr == prev->disk_bytenr;
}

/*
 * Handle the on-disk data extents merge for @prev and @next.
 *
 * @prev:    left extent to merge
 * @next:    right extent to merge
 * @merged:  the extent we will not discard after the merge; updated with new values
 *
 * After this, one of the two extents is the new merged extent and the other is
 * removed from the tree and likely freed. Note that @merged is one of @prev/@next
 * so there is const/non-const aliasing occurring here.
 *
 * Only touches disk_bytenr/disk_num_bytes/offset/ram_bytes.
 * For now only uncompressed regular extent can be merged.
 */
static void merge_ondisk_extents(const struct extent_map *prev, const struct extent_map *next,
     struct extent_map *merged)
{
 u64 new_disk_bytenr;
 u64 new_disk_num_bytes;
 u64 new_offset;

 /* @prev and @next should not be compressed. */
 ASSERT(!btrfs_extent_map_is_compressed(prev));
 ASSERT(!btrfs_extent_map_is_compressed(next));

 /*
  * There are two different cases where @prev and @next can be merged.
  *
  * 1) They are referring to the same data extent:
  *
  * |<----- data extent A ----->|
  *    |<- prev ->|<- next ->|
  *
  * 2) They are referring to different data extents but still adjacent:
  *
  * |<-- data extent A -->|<-- data extent B -->|
  *            |<- prev ->|<- next ->|
  *
  * The calculation here always merges the data extents first, then updates
  * @offset using the new data extents.
  *
  * For case 1), the merged data extent would be the same.
  * For case 2), we just merge the two data extents into one.
 */
 new_disk_bytenr = min(prev->disk_bytenr, next->disk_bytenr);
 new_disk_num_bytes = max(prev->disk_bytenr + prev->disk_num_bytes,
     next->disk_bytenr + next->disk_num_bytes) -
        new_disk_bytenr;
 new_offset = prev->disk_bytenr + prev->offset - new_disk_bytenr;

 merged->disk_bytenr = new_disk_bytenr;
 merged->disk_num_bytes = new_disk_num_bytes;
 merged->ram_bytes = new_disk_num_bytes;
 merged->offset = new_offset;
}

static void dump_extent_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, const char *prefix,
       struct extent_map *em)
{
 if (!IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG))
  return;
 btrfs_crit(fs_info,
"%s, start=%llu len=%llu disk_bytenr=%llu disk_num_bytes=%llu ram_bytes=%llu offset=%llu flags=0x%x",
  prefix, em->start, em->len, em->disk_bytenr, em->disk_num_bytes,
  em->ram_bytes, em->offset, em->flags);
 ASSERT(0);
}

/* Internal sanity checks for btrfs debug builds. */
static void validate_extent_map(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct extent_map *em)
{
 if (!IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_DEBUG))
  return;
 if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
  if (em->disk_num_bytes == 0)
   dump_extent_map(fs_info, "zero disk_num_bytes", em);
  if (em->offset + em->len > em->ram_bytes)
   dump_extent_map(fs_info, "ram_bytes too small", em);
  if (em->offset + em->len > em->disk_num_bytes &&
      !btrfs_extent_map_is_compressed(em))
   dump_extent_map(fs_info, "disk_num_bytes too small", em);
  if (!btrfs_extent_map_is_compressed(em) &&
      em->ram_bytes != em->disk_num_bytes)
   dump_extent_map(fs_info,
  "ram_bytes mismatch with disk_num_bytes for non-compressed em",
     em);
 } else if (em->offset) {
  dump_extent_map(fs_info, "non-zero offset for hole/inline", em);
 }
}

static void try_merge_map(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_map *merge = NULL;
 struct rb_node *rb;

 /*
  * We can't modify an extent map that is in the tree and that is being
  * used by another task, as it can cause that other task to see it in
  * inconsistent state during the merging. We always have 1 reference for
  * the tree and 1 for this task (which is unpinning the extent map or
  * clearing the logging flag), so anything > 2 means it's being used by
  * other tasks too.
 */
 if (refcount_read(&em->refs) > 2)
  return;

 if (!can_merge_extent_map(em))
  return;

 if (em->start != 0) {
  rb = rb_prev(&em->rb_node);
  merge = rb_entry_safe(rb, struct extent_map, rb_node);

  if (rb && can_merge_extent_map(merge) && mergeable_maps(merge, em)) {
   em->start = merge->start;
   em->len += merge->len;
   em->generation = max(em->generation, merge->generation);

   if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
    merge_ondisk_extents(merge, em, em);
   em->flags |= EXTENT_FLAG_MERGED;

   validate_extent_map(fs_info, em);
   remove_em(inode, merge);
   btrfs_free_extent_map(merge);
  }
 }

 rb = rb_next(&em->rb_node);
 merge = rb_entry_safe(rb, struct extent_map, rb_node);

 if (rb && can_merge_extent_map(merge) && mergeable_maps(em, merge)) {
  em->len += merge->len;
  if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
   merge_ondisk_extents(em, merge, em);
  validate_extent_map(fs_info, em);
  em->generation = max(em->generation, merge->generation);
  em->flags |= EXTENT_FLAG_MERGED;
  remove_em(inode, merge);
  btrfs_free_extent_map(merge);
 }
}

/*
 * Unpin an extent from the cache.
 *
 * @inode: the inode from which we are unpinning an extent range
 * @start: logical offset in the file
 * @len: length of the extent
 * @gen: generation that this extent has been modified in
 *
 * Called after an extent has been written to disk properly.  Set the generation
 * to the generation that actually added the file item to the inode so we know
 * we need to sync this extent when we call fsync().
 *
 * Returns: 0      on success
 *      -ENOENT  when the extent is not found in the tree
 *      -EUCLEAN if the found extent does not match the expected start
 */
int btrfs_unpin_extent_cache(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 len, u64 gen)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
 int ret = 0;
 struct extent_map *em;

 write_lock(&tree->lock);
 em = btrfs_lookup_extent_mapping(tree, start, len);

 if (WARN_ON(!em)) {
  btrfs_warn(fs_info,
"no extent map found for inode %llu (root %lld) when unpinning extent range [%llu, %llu), generation %llu",
      btrfs_ino(inode), btrfs_root_id(inode->root),
      start, start + len, gen);
  ret = -ENOENT;
  goto out;
 }

 if (WARN_ON(em->start != start)) {
  btrfs_warn(fs_info,
"found extent map for inode %llu (root %lld) with unexpected start offset %llu when unpinning extent range [%llu, %llu), generation %llu",
      btrfs_ino(inode), btrfs_root_id(inode->root),
      em->start, start, start + len, gen);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 em->generation = gen;
 em->flags &= ~EXTENT_FLAG_PINNED;

 try_merge_map(inode, em);

out:
 write_unlock(&tree->lock);
 btrfs_free_extent_map(em);
 return ret;

}

void btrfs_clear_em_logging(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
{
 lockdep_assert_held_write(&inode->extent_tree.lock);

 em->flags &= ~EXTENT_FLAG_LOGGING;
 if (btrfs_extent_map_in_tree(em))
  try_merge_map(inode, em);
}

static inline void setup_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
     struct extent_map *em,
     int modified)
{
 refcount_inc(&em->refs);

 ASSERT(list_empty(&em->list));

 if (modified)
  list_add(&em->list, &inode->extent_tree.modified_extents);
 else
  try_merge_map(inode, em);
}

/*
 * Add a new extent map to an inode's extent map tree.
 *
 * @inode: the target inode
 * @em:  map to insert
 * @modified: indicate whether the given @em should be added to the
 *         modified list, which indicates the extent needs to be logged
 *
 * Insert @em into the @inode's extent map tree or perform a simple
 * forward/backward merge with existing mappings.  The extent_map struct passed
 * in will be inserted into the tree directly, with an additional reference
 * taken, or a reference dropped if the merge attempt was successful.
 */
static int add_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
         struct extent_map *em, int modified)
{
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 int ret;

 lockdep_assert_held_write(&tree->lock);

 validate_extent_map(fs_info, em);
 ret = tree_insert(&tree->root, em);
 if (ret)
  return ret;

 setup_extent_mapping(inode, em, modified);

 if (!btrfs_is_testing(fs_info) && btrfs_is_fstree(btrfs_root_id(root)))
  percpu_counter_inc(&fs_info->evictable_extent_maps);

 return 0;
}

static struct extent_map *lookup_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
      u64 start, u64 len, int strict)
{
 struct extent_map *em;
 struct rb_node *rb_node;
 struct rb_node *prev_or_next = NULL;
 u64 end = range_end(start, len);

 rb_node = tree_search(&tree->root, start, &prev_or_next);
 if (!rb_node) {
  if (prev_or_next)
   rb_node = prev_or_next;
  else
   return NULL;
 }

 em = rb_entry(rb_node, struct extent_map, rb_node);

 if (strict && !(end > em->start && start < btrfs_extent_map_end(em)))
  return NULL;

 refcount_inc(&em->refs);
 return em;
}

/*
 * Lookup extent_map that intersects @start + @len range.
 *
 * @tree: tree to lookup in
 * @start: byte offset to start the search
 * @len: length of the lookup range
 *
 * Find and return the first extent_map struct in @tree that intersects the
 * [start, len] range.  There may be additional objects in the tree that
 * intersect, so check the object returned carefully to make sure that no
 * additional lookups are needed.
 */
struct extent_map *btrfs_lookup_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
            u64 start, u64 len)
{
 return lookup_extent_mapping(tree, start, len, 1);
}

/*
 * Find a nearby extent map intersecting @start + @len (not an exact search).
 *
 * @tree: tree to lookup in
 * @start: byte offset to start the search
 * @len: length of the lookup range
 *
 * Find and return the first extent_map struct in @tree that intersects the
 * [start, len] range.
 *
 * If one can't be found, any nearby extent may be returned
 */
struct extent_map *btrfs_search_extent_mapping(struct extent_map_tree *tree,
            u64 start, u64 len)
{
 return lookup_extent_mapping(tree, start, len, 0);
}

/*
 * Remove an extent_map from its inode's extent tree.
 *
 * @inode: the inode the extent map belongs to
 * @em:  extent map being removed
 *
 * Remove @em from the extent tree of @inode.  No reference counts are dropped,
 * and no checks are done to see if the range is in use.
 */
void btrfs_remove_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode, struct extent_map *em)
{
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;

 lockdep_assert_held_write(&tree->lock);

 WARN_ON(em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
 if (!(em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
  list_del_init(&em->list);

 remove_em(inode, em);
}

static void replace_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
       struct extent_map *cur,
       struct extent_map *new,
       int modified)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;

 lockdep_assert_held_write(&tree->lock);

 validate_extent_map(fs_info, new);

 WARN_ON(cur->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
 ASSERT(btrfs_extent_map_in_tree(cur));
 if (!(cur->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING))
  list_del_init(&cur->list);
 rb_replace_node(&cur->rb_node, &new->rb_node, &tree->root);
 RB_CLEAR_NODE(&cur->rb_node);

 setup_extent_mapping(inode, new, modified);
}

static struct extent_map *next_extent_map(const struct extent_map *em)
{
 struct rb_node *next;

 next = rb_next(&em->rb_node);
 if (!next)
  return NULL;
 return container_of(next, struct extent_map, rb_node);
}

static struct extent_map *prev_extent_map(struct extent_map *em)
{
 struct rb_node *prev;

 prev = rb_prev(&em->rb_node);
 if (!prev)
  return NULL;
 return container_of(prev, struct extent_map, rb_node);
}

/*
 * Helper for btrfs_get_extent.  Given an existing extent in the tree,
 * the existing extent is the nearest extent to map_start,
 * and an extent that you want to insert, deal with overlap and insert
 * the best fitted new extent into the tree.
 */
static noinline int merge_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
      struct extent_map *existing,
      struct extent_map *em,
      u64 map_start)
{
 struct extent_map *prev;
 struct extent_map *next;
 u64 start;
 u64 end;
 u64 start_diff;

 if (map_start < em->start || map_start >= btrfs_extent_map_end(em))
  return -EINVAL;

 if (existing->start > map_start) {
  next = existing;
  prev = prev_extent_map(next);
 } else {
  prev = existing;
  next = next_extent_map(prev);
 }

 start = prev ? btrfs_extent_map_end(prev) : em->start;
 start = max_t(u64, start, em->start);
 end = next ? next->start : btrfs_extent_map_end(em);
 end = min_t(u64, end, btrfs_extent_map_end(em));
 start_diff = start - em->start;
 em->start = start;
 em->len = end - start;
 if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE)
  em->offset += start_diff;
 return add_extent_mapping(inode, em, 0);
}

/*
 * Add extent mapping into an inode's extent map tree.
 *
 * @inode:    target inode
 * @em_in:    extent we are inserting
 * @start:    start of the logical range btrfs_get_extent() is requesting
 * @len:      length of the logical range btrfs_get_extent() is requesting
 *
 * Note that @em_in's range may be different from [start, start+len),
 * but they must be overlapped.
 *
 * Insert @em_in into the inode's extent map tree. In case there is an
 * overlapping range, handle the -EEXIST by either:
 * a) Returning the existing extent in @em_in if @start is within the
 *    existing em.
 * b) Merge the existing extent with @em_in passed in.
 *
 * Return 0 on success, otherwise -EEXIST.
 *
 */
int btrfs_add_extent_mapping(struct btrfs_inode *inode,
        struct extent_map **em_in, u64 start, u64 len)
{
 int ret;
 struct extent_map *em = *em_in;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;

 /*
  * Tree-checker should have rejected any inline extent with non-zero
  * file offset. Here just do a sanity check.
 */
 if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_INLINE)
  ASSERT(em->start == 0);

 ret = add_extent_mapping(inode, em, 0);
 /* it is possible that someone inserted the extent into the tree
  * while we had the lock dropped.  It is also possible that
  * an overlapping map exists in the tree
 */
 if (ret == -EEXIST) {
  struct extent_map *existing;

  existing = btrfs_search_extent_mapping(&inode->extent_tree, start, len);

  trace_btrfs_handle_em_exist(fs_info, existing, em, start, len);

  /*
   * existing will always be non-NULL, since there must be
   * extent causing the -EEXIST.
 */
  if (start >= existing->start &&
      start < btrfs_extent_map_end(existing)) {
   btrfs_free_extent_map(em);
   *em_in = existing;
   ret = 0;
  } else {
   u64 orig_start = em->start;
   u64 orig_len = em->len;

   /*
    * The existing extent map is the one nearest to
    * the [start, start + len) range which overlaps
 */
   ret = merge_extent_mapping(inode, existing, em, start);
   if (WARN_ON(ret)) {
    btrfs_free_extent_map(em);
    *em_in = NULL;
    btrfs_warn(fs_info,
"extent map merge error existing [%llu, %llu) with em [%llu, %llu) start %llu",
        existing->start, btrfs_extent_map_end(existing),
        orig_start, orig_start + orig_len, start);
   }
   btrfs_free_extent_map(existing);
  }
 }

 ASSERT(ret == 0 || ret == -EEXIST);
 return ret;
}

/*
 * Drop all extent maps from a tree in the fastest possible way, rescheduling
 * if needed. This avoids searching the tree, from the root down to the first
 * extent map, before each deletion.
 */
static void drop_all_extent_maps_fast(struct btrfs_inode *inode)
{
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
 struct rb_node *node;

 write_lock(&tree->lock);
 node = rb_first(&tree->root);
 while (node) {
  struct extent_map *em;
  struct rb_node *next = rb_next(node);

  em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
  em->flags &= ~(EXTENT_FLAG_PINNED | EXTENT_FLAG_LOGGING);
  btrfs_remove_extent_mapping(inode, em);
  btrfs_free_extent_map(em);

  if (cond_resched_rwlock_write(&tree->lock))
   node = rb_first(&tree->root);
  else
   node = next;
 }
 write_unlock(&tree->lock);
}

/*
 * Drop all extent maps in a given range.
 *
 * @inode:       The target inode.
 * @start:       Start offset of the range.
 * @end:         End offset of the range (inclusive value).
 * @skip_pinned: Indicate if pinned extent maps should be ignored or not.
 *
 * This drops all the extent maps that intersect the given range [@start, @end].
 * Extent maps that partially overlap the range and extend behind or beyond it,
 * are split.
 * The caller should have locked an appropriate file range in the inode's io
 * tree before calling this function.
 */
void btrfs_drop_extent_map_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
     bool skip_pinned)
{
 struct extent_map *split;
 struct extent_map *split2;
 struct extent_map *em;
 struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
 u64 len = end - start + 1;

 WARN_ON(end < start);
 if (end == (u64)-1) {
  if (start == 0 && !skip_pinned) {
   drop_all_extent_maps_fast(inode);
   return;
  }
  len = (u64)-1;
 } else {
  /* Make end offset exclusive for use in the loop below. */
  end++;
 }

 /*
  * It's ok if we fail to allocate the extent maps, see the comment near
  * the bottom of the loop below. We only need two spare extent maps in
  * the worst case, where the first extent map that intersects our range
  * starts before the range and the last extent map that intersects our
  * range ends after our range (and they might be the same extent map),
  * because we need to split those two extent maps at the boundaries.
 */
 split = btrfs_alloc_extent_map();
 split2 = btrfs_alloc_extent_map();

 write_lock(&em_tree->lock);
 em = btrfs_lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);

 while (em) {
  /* extent_map_end() returns exclusive value (last byte + 1). */
  const u64 em_end = btrfs_extent_map_end(em);
  struct extent_map *next_em = NULL;
  u64 gen;
  unsigned long flags;
  bool modified;

  if (em_end < end) {
   next_em = next_extent_map(em);
   if (next_em) {
    if (next_em->start < end)
     refcount_inc(&next_em->refs);
    else
     next_em = NULL;
   }
  }

  if (skip_pinned && (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)) {
   start = em_end;
   goto next;
  }

  flags = em->flags;
  /*
   * In case we split the extent map, we want to preserve the
   * EXTENT_FLAG_LOGGING flag on our extent map, but we don't want
   * it on the new extent maps.
 */
  em->flags &= ~(EXTENT_FLAG_PINNED | EXTENT_FLAG_LOGGING);
  modified = !list_empty(&em->list);

  /*
   * The extent map does not cross our target range, so no need to
   * split it, we can remove it directly.
 */
  if (em->start >= start && em_end <= end)
   goto remove_em;

  gen = em->generation;

  if (em->start < start) {
   if (!split) {
    split = split2;
    split2 = NULL;
    if (!split)
     goto remove_em;
   }
   split->start = em->start;
   split->len = start - em->start;

   if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
    split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
    split->disk_num_bytes = em->disk_num_bytes;
    split->offset = em->offset;
    split->ram_bytes = em->ram_bytes;
   } else {
    split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
    split->disk_num_bytes = 0;
    split->offset = 0;
    split->ram_bytes = split->len;
   }

   split->generation = gen;
   split->flags = flags;
   replace_extent_mapping(inode, em, split, modified);
   btrfs_free_extent_map(split);
   split = split2;
   split2 = NULL;
  }
  if (em_end > end) {
   if (!split) {
    split = split2;
    split2 = NULL;
    if (!split)
     goto remove_em;
   }
   split->start = end;
   split->len = em_end - end;
   split->disk_bytenr = em->disk_bytenr;
   split->flags = flags;
   split->generation = gen;

   if (em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE) {
    split->disk_num_bytes = em->disk_num_bytes;
    split->offset = em->offset + end - em->start;
    split->ram_bytes = em->ram_bytes;
   } else {
    split->disk_num_bytes = 0;
    split->offset = 0;
    split->ram_bytes = split->len;
   }

   if (btrfs_extent_map_in_tree(em)) {
    replace_extent_mapping(inode, em, split, modified);
   } else {
    int ret;

    ret = add_extent_mapping(inode, split, modified);
    /* Logic error, shouldn't happen. */
    ASSERT(ret == 0);
    if (WARN_ON(ret != 0) && modified)
     btrfs_set_inode_full_sync(inode);
   }
   btrfs_free_extent_map(split);
   split = NULL;
  }
remove_em:
  if (btrfs_extent_map_in_tree(em)) {
   /*
    * If the extent map is still in the tree it means that
    * either of the following is true:
    *
    * 1) It fits entirely in our range (doesn't end beyond
    *    it or starts before it);
    *
    * 2) It starts before our range and/or ends after our
    *    range, and we were not able to allocate the extent
    *    maps for split operations, @split and @split2.
    *
    * If we are at case 2) then we just remove the entire
    * extent map - this is fine since if anyone needs it to
    * access the subranges outside our range, will just
    * load it again from the subvolume tree's file extent
    * item. However if the extent map was in the list of
    * modified extents, then we must mark the inode for a
    * full fsync, otherwise a fast fsync will miss this
    * extent if it's new and needs to be logged.
 */
   if ((em->start < start || em_end > end) && modified) {
    ASSERT(!split);
    btrfs_set_inode_full_sync(inode);
   }
   btrfs_remove_extent_mapping(inode, em);
  }

  /*
   * Once for the tree reference (we replaced or removed the
   * extent map from the tree).
 */
  btrfs_free_extent_map(em);
next:
  /* Once for us (for our lookup reference). */
  btrfs_free_extent_map(em);

  em = next_em;
 }

 write_unlock(&em_tree->lock);

 btrfs_free_extent_map(split);
 btrfs_free_extent_map(split2);
}

/*
 * Replace a range in the inode's extent map tree with a new extent map.
 *
 * @inode:      The target inode.
 * @new_em:     The new extent map to add to the inode's extent map tree.
 * @modified:   Indicate if the new extent map should be added to the list of
 *              modified extents (for fast fsync tracking).
 *
 * Drops all the extent maps in the inode's extent map tree that intersect the
 * range of the new extent map and adds the new extent map to the tree.
 * The caller should have locked an appropriate file range in the inode's io
 * tree before calling this function.
 */
int btrfs_replace_extent_map_range(struct btrfs_inode *inode,
       struct extent_map *new_em,
       bool modified)
{
 const u64 end = new_em->start + new_em->len - 1;
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
 int ret;

 ASSERT(!btrfs_extent_map_in_tree(new_em));

 /*
  * The caller has locked an appropriate file range in the inode's io
  * tree, but getting -EEXIST when adding the new extent map can still
  * happen in case there are extents that partially cover the range, and
  * this is due to two tasks operating on different parts of the extent.
  * See commit 18e83ac75bfe67 ("Btrfs: fix unexpected EEXIST from
  * btrfs_get_extent") for an example and details.
 */
 do {
  btrfs_drop_extent_map_range(inode, new_em->start, end, false);
  write_lock(&tree->lock);
  ret = add_extent_mapping(inode, new_em, modified);
  write_unlock(&tree->lock);
 } while (ret == -EEXIST);

 return ret;
}

/*
 * Split off the first pre bytes from the extent_map at [start, start + len],
 * and set the block_start for it to new_logical.
 *
 * This function is used when an ordered_extent needs to be split.
 */
int btrfs_split_extent_map(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 len, u64 pre,
      u64 new_logical)
{
 struct extent_map_tree *em_tree = &inode->extent_tree;
 struct extent_map *em;
 struct extent_map *split_pre = NULL;
 struct extent_map *split_mid = NULL;
 int ret = 0;
 unsigned long flags;

 ASSERT(pre != 0);
 ASSERT(pre < len);

 split_pre = btrfs_alloc_extent_map();
 if (!split_pre)
  return -ENOMEM;
 split_mid = btrfs_alloc_extent_map();
 if (!split_mid) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out_free_pre;
 }

 btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, start + len - 1, NULL);
 write_lock(&em_tree->lock);
 em = btrfs_lookup_extent_mapping(em_tree, start, len);
 if (!em) {
  ret = -EIO;
  goto out_unlock;
 }

 ASSERT(em->len == len);
 ASSERT(!btrfs_extent_map_is_compressed(em));
 ASSERT(em->disk_bytenr < EXTENT_MAP_LAST_BYTE);
 ASSERT(em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED);
 ASSERT(!(em->flags & EXTENT_FLAG_LOGGING));
 ASSERT(!list_empty(&em->list));

 flags = em->flags;
 em->flags &= ~EXTENT_FLAG_PINNED;

 /* First, replace the em with a new extent_map starting from * em->start */
 split_pre->start = em->start;
 split_pre->len = pre;
 split_pre->disk_bytenr = new_logical;
 split_pre->disk_num_bytes = split_pre->len;
 split_pre->offset = 0;
 split_pre->ram_bytes = split_pre->len;
 split_pre->flags = flags;
 split_pre->generation = em->generation;

 replace_extent_mapping(inode, em, split_pre, 1);

 /*
  * Now we only have an extent_map at:
  *     [em->start, em->start + pre]
 */

 /* Insert the middle extent_map. */
 split_mid->start = em->start + pre;
 split_mid->len = em->len - pre;
 split_mid->disk_bytenr = btrfs_extent_map_block_start(em) + pre;
 split_mid->disk_num_bytes = split_mid->len;
 split_mid->offset = 0;
 split_mid->ram_bytes = split_mid->len;
 split_mid->flags = flags;
 split_mid->generation = em->generation;
 add_extent_mapping(inode, split_mid, 1);

 /* Once for us */
 btrfs_free_extent_map(em);
 /* Once for the tree */
 btrfs_free_extent_map(em);

out_unlock:
 write_unlock(&em_tree->lock);
 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, start + len - 1, NULL);
 btrfs_free_extent_map(split_mid);
out_free_pre:
 btrfs_free_extent_map(split_pre);
 return ret;
}

struct btrfs_em_shrink_ctx {
 long nr_to_scan;
 long scanned;
};

static long btrfs_scan_inode(struct btrfs_inode *inode, struct btrfs_em_shrink_ctx *ctx)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 const u64 cur_fs_gen = btrfs_get_fs_generation(fs_info);
 struct extent_map_tree *tree = &inode->extent_tree;
 long nr_dropped = 0;
 struct rb_node *node;

 lockdep_assert_held_write(&tree->lock);

 /*
  * Take the mmap lock so that we serialize with the inode logging phase
  * of fsync because we may need to set the full sync flag on the inode,
  * in case we have to remove extent maps in the tree's list of modified
  * extents. If we set the full sync flag in the inode while an fsync is
  * in progress, we may risk missing new extents because before the flag
  * is set, fsync decides to only wait for writeback to complete and then
  * during inode logging it sees the flag set and uses the subvolume tree
  * to find new extents, which may not be there yet because ordered
  * extents haven't completed yet.
  *
  * We also do a try lock because we don't want to block for too long and
  * we are holding the extent map tree's lock in write mode.
 */
 if (!down_read_trylock(&inode->i_mmap_lock))
  return 0;

 node = rb_first(&tree->root);
 while (node) {
  struct rb_node *next = rb_next(node);
  struct extent_map *em;

  em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
  ctx->scanned++;

  if (em->flags & EXTENT_FLAG_PINNED)
   goto next;

  /*
   * If the inode is in the list of modified extents (new) and its
   * generation is the same (or is greater than) the current fs
   * generation, it means it was not yet persisted so we have to
   * set the full sync flag so that the next fsync will not miss
   * it.
 */
  if (!list_empty(&em->list) && em->generation >= cur_fs_gen)
   btrfs_set_inode_full_sync(inode);

  btrfs_remove_extent_mapping(inode, em);
  trace_btrfs_extent_map_shrinker_remove_em(inode, em);
  /* Drop the reference for the tree. */
  btrfs_free_extent_map(em);
  nr_dropped++;
next:
  if (ctx->scanned >= ctx->nr_to_scan)
   break;

  /*
   * Stop if we need to reschedule or there's contention on the
   * lock. This is to avoid slowing other tasks trying to take the
   * lock.
 */
  if (need_resched() || rwlock_needbreak(&tree->lock) ||
      btrfs_fs_closing(fs_info))
   break;
  node = next;
 }
 up_read(&inode->i_mmap_lock);

 return nr_dropped;
}

static struct btrfs_inode *find_first_inode_to_shrink(struct btrfs_root *root,
            u64 min_ino)
{
 struct btrfs_inode *inode;
 unsigned long from = min_ino;

 xa_lock(&root->inodes);
 while (true) {
  struct extent_map_tree *tree;

  inode = xa_find(&root->inodes, &from, ULONG_MAX, XA_PRESENT);
  if (!inode)
   break;

  tree = &inode->extent_tree;

  /*
   * We want to be fast so if the lock is busy we don't want to
   * spend time waiting for it (some task is about to do IO for
   * the inode).
 */
  if (!write_trylock(&tree->lock))
   goto next;

  /*
   * Skip inode if it doesn't have loaded extent maps, so we avoid
   * getting a reference and doing an iput later. This includes
   * cases like files that were opened for things like stat(2), or
   * files with all extent maps previously released through the
   * release folio callback (btrfs_release_folio()) or released in
   * a previous run, or directories which never have extent maps.
 */
  if (RB_EMPTY_ROOT(&tree->root)) {
   write_unlock(&tree->lock);
   goto next;
  }

  if (igrab(&inode->vfs_inode))
   break;

  write_unlock(&tree->lock);
next:
  from = btrfs_ino(inode) + 1;
  cond_resched_lock(&root->inodes.xa_lock);
 }
 xa_unlock(&root->inodes);

 return inode;
}

static long btrfs_scan_root(struct btrfs_root *root, struct btrfs_em_shrink_ctx *ctx)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_inode *inode;
 long nr_dropped = 0;
 u64 min_ino = fs_info->em_shrinker_last_ino + 1;

 inode = find_first_inode_to_shrink(root, min_ino);
 while (inode) {
  nr_dropped += btrfs_scan_inode(inode, ctx);
  write_unlock(&inode->extent_tree.lock);

  min_ino = btrfs_ino(inode) + 1;
  fs_info->em_shrinker_last_ino = btrfs_ino(inode);
  iput(&inode->vfs_inode);

  if (ctx->scanned >= ctx->nr_to_scan || btrfs_fs_closing(fs_info))
   break;

  cond_resched();

  inode = find_first_inode_to_shrink(root, min_ino);
 }

 if (inode) {
  /*
   * There are still inodes in this root or we happened to process
   * the last one and reached the scan limit. In either case set
   * the current root to this one, so we'll resume from the next
   * inode if there is one or we will find out this was the last
   * one and move to the next root.
 */
  fs_info->em_shrinker_last_root = btrfs_root_id(root);
 } else {
  /*
   * No more inodes in this root, set extent_map_shrinker_last_ino to 0 so
   * that when processing the next root we start from its first inode.
 */
  fs_info->em_shrinker_last_ino = 0;
  fs_info->em_shrinker_last_root = btrfs_root_id(root) + 1;
 }

 return nr_dropped;
}

static void btrfs_extent_map_shrinker_worker(struct work_struct *work)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info;
 struct btrfs_em_shrink_ctx ctx;
 u64 start_root_id;
 u64 next_root_id;
 bool cycled = false;
 long nr_dropped = 0;

 fs_info = container_of(work, struct btrfs_fs_info, em_shrinker_work);

 ctx.scanned = 0;
 ctx.nr_to_scan = atomic64_read(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan);

 start_root_id = fs_info->em_shrinker_last_root;
 next_root_id = fs_info->em_shrinker_last_root;

 if (trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_enter_enabled()) {
  s64 nr = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->evictable_extent_maps);

  trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_enter(fs_info, nr);
 }

 while (ctx.scanned < ctx.nr_to_scan && !btrfs_fs_closing(fs_info)) {
  struct btrfs_root *root;
  unsigned long count;

  cond_resched();

  spin_lock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
  count = radix_tree_gang_lookup(&fs_info->fs_roots_radix,
            (void **)&root,
            (unsigned long)next_root_id, 1);
  if (count == 0) {
   spin_unlock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);
   if (start_root_id > 0 && !cycled) {
    next_root_id = 0;
    fs_info->em_shrinker_last_root = 0;
    fs_info->em_shrinker_last_ino = 0;
    cycled = true;
    continue;
   }
   break;
  }
  next_root_id = btrfs_root_id(root) + 1;
  root = btrfs_grab_root(root);
  spin_unlock(&fs_info->fs_roots_radix_lock);

  if (!root)
   continue;

  if (btrfs_is_fstree(btrfs_root_id(root)))
   nr_dropped += btrfs_scan_root(root, &ctx);

  btrfs_put_root(root);
 }

 if (trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_exit_enabled()) {
  s64 nr = percpu_counter_sum_positive(&fs_info->evictable_extent_maps);

  trace_btrfs_extent_map_shrinker_scan_exit(fs_info, nr_dropped, nr);
 }

 atomic64_set(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan, 0);
}

void btrfs_free_extent_maps(struct btrfs_fs_info *fs_info, long nr_to_scan)
{
 /*
  * Do nothing if the shrinker is already running. In case of high memory
  * pressure we can have a lot of tasks calling us and all passing the
  * same nr_to_scan value, but in reality we may need only to free
  * nr_to_scan extent maps (or less). In case we need to free more than
  * that, we will be called again by the fs shrinker, so no worries about
  * not doing enough work to reclaim memory from extent maps.
  * We can also be repeatedly called with the same nr_to_scan value
  * simply because the shrinker runs asynchronously and multiple calls
  * to this function are made before the shrinker does enough progress.
  *
  * That's why we set the atomic counter to nr_to_scan only if its
  * current value is zero, instead of incrementing the counter by
  * nr_to_scan.
 */
 if (atomic64_cmpxchg(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan, 0, nr_to_scan) != 0)
  return;

 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->em_shrinker_work);
}

void btrfs_init_extent_map_shrinker_work(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 atomic64_set(&fs_info->em_shrinker_nr_to_scan, 0);
 INIT_WORK(&fs_info->em_shrinker_work, btrfs_extent_map_shrinker_worker);
}