fs/xfs/xfs_iomap.c

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