fs/xfs/libxfs/xfs_ag_resv.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
   9  * of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it would be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write the Free Software Foundation,
  18  * Inc.,  51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  19  */
  20 #include "xfs.h"
  21 #include "xfs_fs.h"
  22 #include "xfs_shared.h"
  23 #include "xfs_format.h"
  24 #include "xfs_log_format.h"
  25 #include "xfs_trans_resv.h"
  26 #include "xfs_sb.h"
  27 #include "xfs_mount.h"
  28 #include "xfs_defer.h"
  29 #include "xfs_alloc.h"
  30 #include "xfs_error.h"
  31 #include "xfs_trace.h"
  32 #include "xfs_cksum.h"
  33 #include "xfs_trans.h"
  34 #include "xfs_bit.h"
  35 #include "xfs_bmap.h"
  36 #include "xfs_bmap_btree.h"
  37 #include "xfs_ag_resv.h"
  38 #include "xfs_trans_space.h"
  39 #include "xfs_rmap_btree.h"
  40 #include "xfs_btree.h"
  41
  42 /*
  43  * Per-AG Block Reservations
  44  *
  45  * For some kinds of allocation group metadata structures, it is advantageous
  46  * to reserve a small number of blocks in each AG so that future expansions of
  47  * that data structure do not encounter ENOSPC because errors during a btree
  48  * split cause the filesystem to go offline.
  49  *
  50  * Prior to the introduction of reflink, this wasn't an issue because the free
  51  * space btrees maintain a reserve of space (the AGFL) to handle any expansion
  52  * that may be necessary; and allocations of other metadata (inodes, BMBT,
  53  * dir/attr) aren't restricted to a single AG.  However, with reflink it is
  54  * possible to allocate all the space in an AG, have subsequent reflink/CoW
  55  * activity expand the refcount btree, and discover that there's no space left
  56  * to handle that expansion.  Since we can calculate the maximum size of the
  57  * refcount btree, we can reserve space for it and avoid ENOSPC.
  58  *
  59  * Handling per-AG reservations consists of three changes to the allocator's
  60  * behavior:  First, because these reservations are always needed, we decrease
  61  * the ag_max_usable counter to reflect the size of the AG after the reserved
  62  * blocks are taken.  Second, the reservations must be reflected in the
  63  * fdblocks count to maintain proper accounting.  Third, each AG must maintain
  64  * its own reserved block counter so that we can calculate the amount of space
  65  * that must remain free to maintain the reservations.  Fourth, the "remaining
  66  * reserved blocks" count must be used when calculating the length of the
  67  * longest free extent in an AG and to clamp maxlen in the per-AG allocation
  68  * functions.  In other words, we maintain a virtual allocation via in-core
  69  * accounting tricks so that we don't have to clean up after a crash. :)
  70  *
  71  * Reserved blocks can be managed by passing one of the enum xfs_ag_resv_type
  72  * values via struct xfs_alloc_arg or directly to the xfs_free_extent
  73  * function.  It might seem a little funny to maintain a reservoir of blocks
  74  * to feed another reservoir, but the AGFL only holds enough blocks to get
  75  * through the next transaction.  The per-AG reservation is to ensure (we
  76  * hope) that each AG never runs out of blocks.  Each data structure wanting
  77  * to use the reservation system should update ask/used in xfs_ag_resv_init.
  78  */
  79
  80 /*
  81  * Are we critically low on blocks?  For now we'll define that as the number
  82  * of blocks we can get our hands on being less than 10% of what we reserved
  83  * or less than some arbitrary number (maximum btree height).
  84  */
  85 bool
  86 xfs_ag_resv_critical(
  87         struct xfs_perag                *pag,
  88         enum xfs_ag_resv_type           type)
  89 {
  90         xfs_extlen_t                    avail;
  91         xfs_extlen_t                    orig;
  92
  93         switch (type) {
  94         case XFS_AG_RESV_METADATA:
  95                 avail = pag->pagf_freeblks - pag->pag_agfl_resv.ar_reserved;
  96                 orig = pag->pag_meta_resv.ar_asked;
  97                 break;
  98         case XFS_AG_RESV_AGFL:
  99                 avail = pag->pagf_freeblks + pag->pagf_flcount -
 100                         pag->pag_meta_resv.ar_reserved;
 101                 orig = pag->pag_agfl_resv.ar_asked;
 102                 break;
 103         default:
 104                 ASSERT(0);
 105                 return false;
 106         }
 107
 108         trace_xfs_ag_resv_critical(pag, type, avail);
 109
 110         /* Critically low if less than 10% or max btree height remains. */
 111         return avail < orig / 10 || avail < XFS_BTREE_MAXLEVELS;
 112 }
 113
 114 /*
 115  * How many blocks are reserved but not used, and therefore must not be
 116  * allocated away?
 117  */
 118 xfs_extlen_t
 119 xfs_ag_resv_needed(
 120         struct xfs_perag                *pag,
 121         enum xfs_ag_resv_type           type)
 122 {
 123         xfs_extlen_t                    len;
 124
 125         len = pag->pag_meta_resv.ar_reserved + pag->pag_agfl_resv.ar_reserved;
 126         switch (type) {
 127         case XFS_AG_RESV_METADATA:
 128         case XFS_AG_RESV_AGFL:
 129                 len -= xfs_perag_resv(pag, type)->ar_reserved;
 130                 break;
 131         case XFS_AG_RESV_NONE:
 132                 /* empty */
 133                 break;
 134         default:
 135                 ASSERT(0);
 136         }
 137
 138         trace_xfs_ag_resv_needed(pag, type, len);
 139
 140         return len;
 141 }
 142
 143 /* Clean out a reservation */
 144 static int
 145 __xfs_ag_resv_free(
 146         struct xfs_perag                *pag,
 147         enum xfs_ag_resv_type           type)
 148 {
 149         struct xfs_ag_resv              *resv;
 150         xfs_extlen_t                    oldresv;
 151         int                             error;
 152
 153         trace_xfs_ag_resv_free(pag, type, 0);
 154
 155         resv = xfs_perag_resv(pag, type);
 156         pag->pag_mount->m_ag_max_usable += resv->ar_asked;
 157         /*
 158          * AGFL blocks are always considered "free", so whatever
 159          * was reserved at mount time must be given back at umount.
 160          */
 161         if (type == XFS_AG_RESV_AGFL)
 162                 oldresv = resv->ar_orig_reserved;
 163         else
 164                 oldresv = resv->ar_reserved;
 165         error = xfs_mod_fdblocks(pag->pag_mount, oldresv, true);
 166         resv->ar_reserved = 0;
 167         resv->ar_asked = 0;
 168
 169         if (error)
 170                 trace_xfs_ag_resv_free_error(pag->pag_mount, pag->pag_agno,
 171                                 error, _RET_IP_);
 172         return error;
 173 }
 174
 175 /* Free a per-AG reservation. */
 176 int
 177 xfs_ag_resv_free(
 178         struct xfs_perag                *pag)
 179 {
 180         int                             error;
 181         int                             err2;
 182
 183         error = __xfs_ag_resv_free(pag, XFS_AG_RESV_AGFL);
 184         err2 = __xfs_ag_resv_free(pag, XFS_AG_RESV_METADATA);
 185         if (err2 && !error)
 186                 error = err2;
 187         return error;
 188 }
 189
 190 static int
 191 __xfs_ag_resv_init(
 192         struct xfs_perag                *pag,
 193         enum xfs_ag_resv_type           type,
 194         xfs_extlen_t                    ask,
 195         xfs_extlen_t                    used)
 196 {
 197         struct xfs_mount                *mp = pag->pag_mount;
 198         struct xfs_ag_resv              *resv;
 199         int                             error;
 200
 201         resv = xfs_perag_resv(pag, type);
 202         if (used > ask)
 203                 ask = used;
 204         resv->ar_asked = ask;
 205         resv->ar_reserved = resv->ar_orig_reserved = ask - used;
 206         mp->m_ag_max_usable -= ask;
 207
 208         trace_xfs_ag_resv_init(pag, type, ask);
 209
 210         error = xfs_mod_fdblocks(mp, -(int64_t)resv->ar_reserved, true);
 211         if (error)
 212                 trace_xfs_ag_resv_init_error(pag->pag_mount, pag->pag_agno,
 213                                 error, _RET_IP_);
 214
 215         return error;
 216 }
 217
 218 /* Create a per-AG block reservation. */
 219 int
 220 xfs_ag_resv_init(
 221         struct xfs_perag                *pag)
 222 {
 223         xfs_extlen_t                    ask;
 224         xfs_extlen_t                    used;
 225         int                             error = 0;
 226
 227         /* Create the metadata reservation. */
 228         if (pag->pag_meta_resv.ar_asked == 0) {
 229                 ask = used = 0;
 230
 231                 error = __xfs_ag_resv_init(pag, XFS_AG_RESV_METADATA,
 232                                 ask, used);
 233                 if (error)
 234                         goto out;
 235         }
 236
 237         /* Create the AGFL metadata reservation */
 238         if (pag->pag_agfl_resv.ar_asked == 0) {
 239                 ask = used = 0;
 240
 241                 error = __xfs_ag_resv_init(pag, XFS_AG_RESV_AGFL, ask, used);
 242                 if (error)
 243                         goto out;
 244         }
 245
 246 out:
 247         return error;
 248 }
 249
 250 /* Allocate a block from the reservation. */
 251 void
 252 xfs_ag_resv_alloc_extent(
 253         struct xfs_perag                *pag,
 254         enum xfs_ag_resv_type           type,
 255         struct xfs_alloc_arg            *args)
 256 {
 257         struct xfs_ag_resv              *resv;
 258         xfs_extlen_t                    len;
 259         uint                            field;
 260
 261         trace_xfs_ag_resv_alloc_extent(pag, type, args->len);
 262
 263         switch (type) {
 264         case XFS_AG_RESV_METADATA:
 265         case XFS_AG_RESV_AGFL:
 266                 resv = xfs_perag_resv(pag, type);
 267                 break;
 268         default:
 269                 ASSERT(0);
 270                 /* fall through */
 271         case XFS_AG_RESV_NONE:
 272                 field = args->wasdel ? XFS_TRANS_SB_RES_FDBLOCKS :
 273                                        XFS_TRANS_SB_FDBLOCKS;
 274                 xfs_trans_mod_sb(args->tp, field, -(int64_t)args->len);
 275                 return;
 276         }
 277
 278         len = min_t(xfs_extlen_t, args->len, resv->ar_reserved);
 279         resv->ar_reserved -= len;
 280         if (type == XFS_AG_RESV_AGFL)
 281                 return;
 282         /* Allocations of reserved blocks only need on-disk sb updates... */
 283         xfs_trans_mod_sb(args->tp, XFS_TRANS_SB_RES_FDBLOCKS, -(int64_t)len);
 284         /* ...but non-reserved blocks need in-core and on-disk updates. */
 285         if (args->len > len)
 286                 xfs_trans_mod_sb(args->tp, XFS_TRANS_SB_FDBLOCKS,
 287                                 -((int64_t)args->len - len));
 288 }
 289
 290 /* Free a block to the reservation. */
 291 void
 292 xfs_ag_resv_free_extent(
 293         struct xfs_perag                *pag,
 294         enum xfs_ag_resv_type           type,
 295         struct xfs_trans                *tp,
 296         xfs_extlen_t                    len)
 297 {
 298         xfs_extlen_t                    leftover;
 299         struct xfs_ag_resv              *resv;
 300
 301         trace_xfs_ag_resv_free_extent(pag, type, len);
 302
 303         switch (type) {
 304         case XFS_AG_RESV_METADATA:
 305         case XFS_AG_RESV_AGFL:
 306                 resv = xfs_perag_resv(pag, type);
 307                 break;
 308         default:
 309                 ASSERT(0);
 310                 /* fall through */
 311         case XFS_AG_RESV_NONE:
 312                 xfs_trans_mod_sb(tp, XFS_TRANS_SB_FDBLOCKS, (int64_t)len);
 313                 return;
 314         }
 315
 316         leftover = min_t(xfs_extlen_t, len, resv->ar_asked - resv->ar_reserved);
 317         resv->ar_reserved += leftover;
 318         if (type == XFS_AG_RESV_AGFL)
 319                 return;
 320         /* Freeing into the reserved pool only requires on-disk update... */
 321         xfs_trans_mod_sb(tp, XFS_TRANS_SB_RES_FDBLOCKS, len);
 322         /* ...but freeing beyond that requires in-core and on-disk update. */
 323         if (len > leftover)
 324                 xfs_trans_mod_sb(tp, XFS_TRANS_SB_FDBLOCKS, len - leftover);
 325 }