]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - fs/xfs/xfs_reflink.c
3dbe5fb7e9c06fbf67ed31bb542343d894a47f36
[linux.git] / fs / xfs / xfs_reflink.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Copyright (C) 2016 Oracle.  All Rights Reserved.
4  * Author: Darrick J. Wong <darrick.wong@oracle.com>
5  */
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_shared.h"
9 #include "xfs_format.h"
10 #include "xfs_log_format.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_defer.h"
14 #include "xfs_da_format.h"
15 #include "xfs_da_btree.h"
16 #include "xfs_inode.h"
17 #include "xfs_trans.h"
18 #include "xfs_inode_item.h"
19 #include "xfs_bmap.h"
20 #include "xfs_bmap_util.h"
21 #include "xfs_error.h"
22 #include "xfs_dir2.h"
23 #include "xfs_dir2_priv.h"
24 #include "xfs_ioctl.h"
25 #include "xfs_trace.h"
26 #include "xfs_log.h"
27 #include "xfs_icache.h"
28 #include "xfs_pnfs.h"
29 #include "xfs_btree.h"
30 #include "xfs_refcount_btree.h"
31 #include "xfs_refcount.h"
32 #include "xfs_bmap_btree.h"
33 #include "xfs_trans_space.h"
34 #include "xfs_bit.h"
35 #include "xfs_alloc.h"
36 #include "xfs_quota_defs.h"
37 #include "xfs_quota.h"
38 #include "xfs_reflink.h"
39 #include "xfs_iomap.h"
40 #include "xfs_rmap_btree.h"
41 #include "xfs_sb.h"
42 #include "xfs_ag_resv.h"
43
44 /*
45  * Copy on Write of Shared Blocks
46  *
47  * XFS must preserve "the usual" file semantics even when two files share
48  * the same physical blocks.  This means that a write to one file must not
49  * alter the blocks in a different file; the way that we'll do that is
50  * through the use of a copy-on-write mechanism.  At a high level, that
51  * means that when we want to write to a shared block, we allocate a new
52  * block, write the data to the new block, and if that succeeds we map the
53  * new block into the file.
54  *
55  * XFS provides a "delayed allocation" mechanism that defers the allocation
56  * of disk blocks to dirty-but-not-yet-mapped file blocks as long as
57  * possible.  This reduces fragmentation by enabling the filesystem to ask
58  * for bigger chunks less often, which is exactly what we want for CoW.
59  *
60  * The delalloc mechanism begins when the kernel wants to make a block
61  * writable (write_begin or page_mkwrite).  If the offset is not mapped, we
62  * create a delalloc mapping, which is a regular in-core extent, but without
63  * a real startblock.  (For delalloc mappings, the startblock encodes both
64  * a flag that this is a delalloc mapping, and a worst-case estimate of how
65  * many blocks might be required to put the mapping into the BMBT.)  delalloc
66  * mappings are a reservation against the free space in the filesystem;
67  * adjacent mappings can also be combined into fewer larger mappings.
68  *
69  * As an optimization, the CoW extent size hint (cowextsz) creates
70  * outsized aligned delalloc reservations in the hope of landing out of
71  * order nearby CoW writes in a single extent on disk, thereby reducing
72  * fragmentation and improving future performance.
73  *
74  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR--- (data fork)
75  * C: ------DDDDDDD--------- (CoW fork)
76  *
77  * When dirty pages are being written out (typically in writepage), the
78  * delalloc reservations are converted into unwritten mappings by
79  * allocating blocks and replacing the delalloc mapping with real ones.
80  * A delalloc mapping can be replaced by several unwritten ones if the
81  * free space is fragmented.
82  *
83  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
84  * C: ------UUUUUUU---------
85  *
86  * We want to adapt the delalloc mechanism for copy-on-write, since the
87  * write paths are similar.  The first two steps (creating the reservation
88  * and allocating the blocks) are exactly the same as delalloc except that
89  * the mappings must be stored in a separate CoW fork because we do not want
90  * to disturb the mapping in the data fork until we're sure that the write
91  * succeeded.  IO completion in this case is the process of removing the old
92  * mapping from the data fork and moving the new mapping from the CoW fork to
93  * the data fork.  This will be discussed shortly.
94  *
95  * For now, unaligned directio writes will be bounced back to the page cache.
96  * Block-aligned directio writes will use the same mechanism as buffered
97  * writes.
98  *
99  * Just prior to submitting the actual disk write requests, we convert
100  * the extents representing the range of the file actually being written
101  * (as opposed to extra pieces created for the cowextsize hint) to real
102  * extents.  This will become important in the next step:
103  *
104  * D: --RRRRRRSSSRRRRRRRR---
105  * C: ------UUrrUUU---------
106  *
107  * CoW remapping must be done after the data block write completes,
108  * because we don't want to destroy the old data fork map until we're sure
109  * the new block has been written.  Since the new mappings are kept in a
110  * separate fork, we can simply iterate these mappings to find the ones
111  * that cover the file blocks that we just CoW'd.  For each extent, simply
112  * unmap the corresponding range in the data fork, map the new range into
113  * the data fork, and remove the extent from the CoW fork.  Because of
114  * the presence of the cowextsize hint, however, we must be careful
115  * only to remap the blocks that we've actually written out --  we must
116  * never remap delalloc reservations nor CoW staging blocks that have
117  * yet to be written.  This corresponds exactly to the real extents in
118  * the CoW fork:
119  *
120  * D: --RRRRRRrrSRRRRRRRR---
121  * C: ------UU--UUU---------
122  *
123  * Since the remapping operation can be applied to an arbitrary file
124  * range, we record the need for the remap step as a flag in the ioend
125  * instead of declaring a new IO type.  This is required for direct io
126  * because we only have ioend for the whole dio, and we have to be able to
127  * remember the presence of unwritten blocks and CoW blocks with a single
128  * ioend structure.  Better yet, the more ground we can cover with one
129  * ioend, the better.
130  */
131
132 /*
133  * Given an AG extent, find the lowest-numbered run of shared blocks
134  * within that range and return the range in fbno/flen.  If
135  * find_end_of_shared is true, return the longest contiguous extent of
136  * shared blocks.  If there are no shared extents, fbno and flen will
137  * be set to NULLAGBLOCK and 0, respectively.
138  */
139 int
140 xfs_reflink_find_shared(
141         struct xfs_mount        *mp,
142         struct xfs_trans        *tp,
143         xfs_agnumber_t          agno,
144         xfs_agblock_t           agbno,
145         xfs_extlen_t            aglen,
146         xfs_agblock_t           *fbno,
147         xfs_extlen_t            *flen,
148         bool                    find_end_of_shared)
149 {
150         struct xfs_buf          *agbp;
151         struct xfs_btree_cur    *cur;
152         int                     error;
153
154         error = xfs_alloc_read_agf(mp, tp, agno, 0, &agbp);
155         if (error)
156                 return error;
157         if (!agbp)
158                 return -ENOMEM;
159
160         cur = xfs_refcountbt_init_cursor(mp, tp, agbp, agno);
161
162         error = xfs_refcount_find_shared(cur, agbno, aglen, fbno, flen,
163                         find_end_of_shared);
164
165         xfs_btree_del_cursor(cur, error);
166
167         xfs_trans_brelse(tp, agbp);
168         return error;
169 }
170
171 /*
172  * Trim the mapping to the next block where there's a change in the
173  * shared/unshared status.  More specifically, this means that we
174  * find the lowest-numbered extent of shared blocks that coincides with
175  * the given block mapping.  If the shared extent overlaps the start of
176  * the mapping, trim the mapping to the end of the shared extent.  If
177  * the shared region intersects the mapping, trim the mapping to the
178  * start of the shared extent.  If there are no shared regions that
179  * overlap, just return the original extent.
180  */
181 int
182 xfs_reflink_trim_around_shared(
183         struct xfs_inode        *ip,
184         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
185         bool                    *shared,
186         bool                    *trimmed)
187 {
188         xfs_agnumber_t          agno;
189         xfs_agblock_t           agbno;
190         xfs_extlen_t            aglen;
191         xfs_agblock_t           fbno;
192         xfs_extlen_t            flen;
193         int                     error = 0;
194
195         /* Holes, unwritten, and delalloc extents cannot be shared */
196         if (!xfs_is_reflink_inode(ip) || !xfs_bmap_is_real_extent(irec)) {
197                 *shared = false;
198                 return 0;
199         }
200
201         trace_xfs_reflink_trim_around_shared(ip, irec);
202
203         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(ip->i_mount, irec->br_startblock);
204         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(ip->i_mount, irec->br_startblock);
205         aglen = irec->br_blockcount;
206
207         error = xfs_reflink_find_shared(ip->i_mount, NULL, agno, agbno,
208                         aglen, &fbno, &flen, true);
209         if (error)
210                 return error;
211
212         *shared = *trimmed = false;
213         if (fbno == NULLAGBLOCK) {
214                 /* No shared blocks at all. */
215                 return 0;
216         } else if (fbno == agbno) {
217                 /*
218                  * The start of this extent is shared.  Truncate the
219                  * mapping at the end of the shared region so that a
220                  * subsequent iteration starts at the start of the
221                  * unshared region.
222                  */
223                 irec->br_blockcount = flen;
224                 *shared = true;
225                 if (flen != aglen)
226                         *trimmed = true;
227                 return 0;
228         } else {
229                 /*
230                  * There's a shared extent midway through this extent.
231                  * Truncate the mapping at the start of the shared
232                  * extent so that a subsequent iteration starts at the
233                  * start of the shared region.
234                  */
235                 irec->br_blockcount = fbno - agbno;
236                 *trimmed = true;
237                 return 0;
238         }
239 }
240
241 /*
242  * Trim the passed in imap to the next shared/unshared extent boundary, and
243  * if imap->br_startoff points to a shared extent reserve space for it in the
244  * COW fork.  In this case *shared is set to true, else to false.
245  *
246  * Note that imap will always contain the block numbers for the existing blocks
247  * in the data fork, as the upper layers need them for read-modify-write
248  * operations.
249  */
250 int
251 xfs_reflink_reserve_cow(
252         struct xfs_inode        *ip,
253         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
254         bool                    *shared)
255 {
256         struct xfs_ifork        *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
257         struct xfs_bmbt_irec    got;
258         int                     error = 0;
259         bool                    eof = false, trimmed;
260         struct xfs_iext_cursor  icur;
261
262         /*
263          * Search the COW fork extent list first.  This serves two purposes:
264          * first this implement the speculative preallocation using cowextisze,
265          * so that we also unshared block adjacent to shared blocks instead
266          * of just the shared blocks themselves.  Second the lookup in the
267          * extent list is generally faster than going out to the shared extent
268          * tree.
269          */
270
271         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, imap->br_startoff, &icur, &got))
272                 eof = true;
273         if (!eof && got.br_startoff <= imap->br_startoff) {
274                 trace_xfs_reflink_cow_found(ip, imap);
275                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
276
277                 *shared = true;
278                 return 0;
279         }
280
281         /* Trim the mapping to the nearest shared extent boundary. */
282         error = xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared, &trimmed);
283         if (error)
284                 return error;
285
286         /* Not shared?  Just report the (potentially capped) extent. */
287         if (!*shared)
288                 return 0;
289
290         /*
291          * Fork all the shared blocks from our write offset until the end of
292          * the extent.
293          */
294         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, false);
295         if (error)
296                 return error;
297
298         error = xfs_bmapi_reserve_delalloc(ip, XFS_COW_FORK, imap->br_startoff,
299                         imap->br_blockcount, 0, &got, &icur, eof);
300         if (error == -ENOSPC || error == -EDQUOT)
301                 trace_xfs_reflink_cow_enospc(ip, imap);
302         if (error)
303                 return error;
304
305         trace_xfs_reflink_cow_alloc(ip, &got);
306         return 0;
307 }
308
309 /* Convert part of an unwritten CoW extent to a real one. */
310 STATIC int
311 xfs_reflink_convert_cow_extent(
312         struct xfs_inode                *ip,
313         struct xfs_bmbt_irec            *imap,
314         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
315         xfs_filblks_t                   count_fsb)
316 {
317         int                             nimaps = 1;
318
319         if (imap->br_state == XFS_EXT_NORM)
320                 return 0;
321
322         xfs_trim_extent(imap, offset_fsb, count_fsb);
323         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, imap);
324         if (imap->br_blockcount == 0)
325                 return 0;
326         return xfs_bmapi_write(NULL, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
327                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT, 0, imap,
328                         &nimaps);
329 }
330
331 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
332 int
333 xfs_reflink_convert_cow(
334         struct xfs_inode        *ip,
335         xfs_off_t               offset,
336         xfs_off_t               count)
337 {
338         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
339         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
340         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
341         xfs_filblks_t           count_fsb = end_fsb - offset_fsb;
342         struct xfs_bmbt_irec    imap;
343         int                     nimaps = 1, error = 0;
344
345         ASSERT(count != 0);
346
347         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
348         error = xfs_bmapi_write(NULL, ip, offset_fsb, count_fsb,
349                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT |
350                         XFS_BMAPI_CONVERT_ONLY, 0, &imap, &nimaps);
351         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
352         return error;
353 }
354
355 /*
356  * Find the extent that maps the given range in the COW fork. Even if the extent
357  * is not shared we might have a preallocation for it in the COW fork. If so we
358  * use it that rather than trigger a new allocation.
359  */
360 static int
361 xfs_find_trim_cow_extent(
362         struct xfs_inode        *ip,
363         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
364         bool                    *shared,
365         bool                    *found)
366 {
367         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
368         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
369         struct xfs_iext_cursor  icur;
370         struct xfs_bmbt_irec    got;
371         bool                    trimmed;
372
373         *found = false;
374
375         /*
376          * If we don't find an overlapping extent, trim the range we need to
377          * allocate to fit the hole we found.
378          */
379         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &got) ||
380             got.br_startoff > offset_fsb)
381                 return xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared, &trimmed);
382
383         *shared = true;
384         if (isnullstartblock(got.br_startblock)) {
385                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
386                 return 0;
387         }
388
389         /* real extent found - no need to allocate */
390         xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
391         *imap = got;
392         *found = true;
393         return 0;
394 }
395
396 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
397 int
398 xfs_reflink_allocate_cow(
399         struct xfs_inode        *ip,
400         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
401         bool                    *shared,
402         uint                    *lockmode)
403 {
404         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
405         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
406         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
407         struct xfs_trans        *tp;
408         int                     nimaps, error = 0;
409         bool                    found;
410         xfs_filblks_t           resaligned;
411         xfs_extlen_t            resblks = 0;
412
413         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
414         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
415
416         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, shared, &found);
417         if (error || !*shared)
418                 return error;
419         if (found)
420                 goto convert;
421
422         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
423                 imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
424         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
425
426         xfs_iunlock(ip, *lockmode);
427         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
428         *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
429         xfs_ilock(ip, *lockmode);
430
431         if (error)
432                 return error;
433
434         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, false);
435         if (error)
436                 goto out_trans_cancel;
437
438         /*
439          * Check for an overlapping extent again now that we dropped the ilock.
440          */
441         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, shared, &found);
442         if (error || !*shared)
443                 goto out_trans_cancel;
444         if (found) {
445                 xfs_trans_cancel(tp);
446                 goto convert;
447         }
448
449         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip, resblks, 0,
450                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
451         if (error)
452                 goto out_trans_cancel;
453
454         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
455
456         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
457         nimaps = 1;
458         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
459                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC,
460                         resblks, imap, &nimaps);
461         if (error)
462                 goto out_unreserve;
463
464         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
465         error = xfs_trans_commit(tp);
466         if (error)
467                 return error;
468
469         /*
470          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
471          * satisfied?  Bail out!
472          */
473         if (nimaps == 0)
474                 return -ENOSPC;
475 convert:
476         return xfs_reflink_convert_cow_extent(ip, imap, offset_fsb, count_fsb);
477
478 out_unreserve:
479         xfs_trans_unreserve_quota_nblks(tp, ip, (long)resblks, 0,
480                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
481 out_trans_cancel:
482         xfs_trans_cancel(tp);
483         return error;
484 }
485
486 /*
487  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
488  *
489  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
490  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
491  *
492  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
493  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
494  */
495 int
496 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
497         struct xfs_inode                *ip,
498         struct xfs_trans                **tpp,
499         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
500         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
501         bool                            cancel_real)
502 {
503         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
504         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
505         struct xfs_iext_cursor          icur;
506         int                             error = 0;
507
508         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
509                 return 0;
510         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
511                 return 0;
512
513         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
514         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
515                 del = got;
516                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
517
518                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
519                 if (!del.br_blockcount) {
520                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
521                         goto next_extent;
522                 }
523
524                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
525
526                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
527                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
528                                         &icur, &got, &del);
529                         if (error)
530                                 break;
531                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
532                         ASSERT((*tpp)->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
533
534                         /* Free the CoW orphan record. */
535                         error = xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp,
536                                         del.br_startblock, del.br_blockcount);
537                         if (error)
538                                 break;
539
540                         xfs_bmap_add_free(*tpp, del.br_startblock,
541                                           del.br_blockcount, NULL);
542
543                         /* Roll the transaction */
544                         error = xfs_defer_finish(tpp);
545                         if (error)
546                                 break;
547
548                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
549                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
550
551                         /* Remove the quota reservation */
552                         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(NULL, ip,
553                                         -(long)del.br_blockcount, 0,
554                                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
555                         if (error)
556                                 break;
557                 } else {
558                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
559                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
560                 }
561 next_extent:
562                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
563                         break;
564         }
565
566         /* clear tag if cow fork is emptied */
567         if (!ifp->if_bytes)
568                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
569         return error;
570 }
571
572 /*
573  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
574  *
575  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
576  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
577  */
578 int
579 xfs_reflink_cancel_cow_range(
580         struct xfs_inode        *ip,
581         xfs_off_t               offset,
582         xfs_off_t               count,
583         bool                    cancel_real)
584 {
585         struct xfs_trans        *tp;
586         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
587         xfs_fileoff_t           end_fsb;
588         int                     error;
589
590         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
591         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
592
593         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
594         if (count == NULLFILEOFF)
595                 end_fsb = NULLFILEOFF;
596         else
597                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
598
599         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
600         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
601                         0, 0, XFS_TRANS_NOFS, &tp);
602         if (error)
603                 goto out;
604
605         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
606         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
607
608         /* Scrape out the old CoW reservations */
609         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
610                         cancel_real);
611         if (error)
612                 goto out_cancel;
613
614         error = xfs_trans_commit(tp);
615
616         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
617         return error;
618
619 out_cancel:
620         xfs_trans_cancel(tp);
621         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
622 out:
623         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
624         return error;
625 }
626
627 /*
628  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
629  */
630 int
631 xfs_reflink_end_cow(
632         struct xfs_inode                *ip,
633         xfs_off_t                       offset,
634         xfs_off_t                       count)
635 {
636         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
637         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
638         struct xfs_trans                *tp;
639         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
640         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
641         int                             error;
642         unsigned int                    resblks;
643         xfs_filblks_t                   rlen;
644         struct xfs_iext_cursor          icur;
645
646         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
647
648         /* No COW extents?  That's easy! */
649         if (ifp->if_bytes == 0)
650                 return 0;
651
652         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
653         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
654
655         /*
656          * Start a rolling transaction to switch the mappings.  We're
657          * unlikely ever to have to remap 16T worth of single-block
658          * extents, so just cap the worst case extent count to 2^32-1.
659          * Stick a warning in just in case, and avoid 64-bit division.
660          */
661         BUILD_BUG_ON(MAX_RW_COUNT > UINT_MAX);
662         if (end_fsb - offset_fsb > UINT_MAX) {
663                 error = -EFSCORRUPTED;
664                 xfs_force_shutdown(ip->i_mount, SHUTDOWN_CORRUPT_INCORE);
665                 ASSERT(0);
666                 goto out;
667         }
668         resblks = XFS_NEXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount,
669                         (unsigned int)(end_fsb - offset_fsb),
670                         XFS_DATA_FORK);
671         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
672                         resblks, 0, XFS_TRANS_RESERVE | XFS_TRANS_NOFS, &tp);
673         if (error)
674                 goto out;
675
676         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
677         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
678
679         /*
680          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
681          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
682          * case we are done.
683          */
684         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
685                 goto out_cancel;
686
687         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
688         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
689                 del = got;
690                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
691
692                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
693                 if (!del.br_blockcount)
694                         goto prev_extent;
695
696                 /*
697                  * Only remap real extent that contain data.  With AIO
698                  * speculatively preallocations can leak into the range we
699                  * are called upon, and we need to skip them.
700                  */
701                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&got))
702                         goto prev_extent;
703
704                 /* Unmap the old blocks in the data fork. */
705                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
706                 rlen = del.br_blockcount;
707                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, del.br_startoff, &rlen, 0, 1);
708                 if (error)
709                         goto out_cancel;
710
711                 /* Trim the extent to whatever got unmapped. */
712                 if (rlen) {
713                         xfs_trim_extent(&del, del.br_startoff + rlen,
714                                 del.br_blockcount - rlen);
715                 }
716                 trace_xfs_reflink_cow_remap(ip, &del);
717
718                 /* Free the CoW orphan record. */
719                 error = xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock,
720                                 del.br_blockcount);
721                 if (error)
722                         goto out_cancel;
723
724                 /* Map the new blocks into the data fork. */
725                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
726                 if (error)
727                         goto out_cancel;
728
729                 /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
730                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
731                                 (long)del.br_blockcount);
732
733                 /* Remove the mapping from the CoW fork. */
734                 xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
735
736                 error = xfs_defer_finish(&tp);
737                 if (error)
738                         goto out_cancel;
739                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
740                         break;
741                 continue;
742 prev_extent:
743                 if (!xfs_iext_prev_extent(ifp, &icur, &got))
744                         break;
745         }
746
747         error = xfs_trans_commit(tp);
748         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
749         if (error)
750                 goto out;
751         return 0;
752
753 out_cancel:
754         xfs_trans_cancel(tp);
755         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
756 out:
757         trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
758         return error;
759 }
760
761 /*
762  * Free leftover CoW reservations that didn't get cleaned out.
763  */
764 int
765 xfs_reflink_recover_cow(
766         struct xfs_mount        *mp)
767 {
768         xfs_agnumber_t          agno;
769         int                     error = 0;
770
771         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
772                 return 0;
773
774         for (agno = 0; agno < mp->m_sb.sb_agcount; agno++) {
775                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, agno);
776                 if (error)
777                         break;
778         }
779
780         return error;
781 }
782
783 /*
784  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
785  *
786  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
787  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
788  *
789  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
790  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
791  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
792  *
793  * While the length of drange is greater than zero,
794  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
795  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
796  *      with zero length.
797  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
798  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
799  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
800  *      offset (drange start).
801  *    - If imap points to a real range of pblks,
802  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
803  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
804  *           (drange start + imap start - srange start)
805  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
806  *
807  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
808  * on-disk file sizes.
809  *
810  * ASCII Art Demonstration:
811  *
812  * Let's say we want to reflink this source file:
813  *
814  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
815  *   <-------------------->
816  *
817  * into this destination file:
818  *
819  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
820  *        <-------------------->
821  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
822  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
823  *
824  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
825  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
826  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
827  *
828  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
829  *   <------->
830  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
831  *        <------->
832  *
833  * Now remap the source extent into the destination file:
834  *
835  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
836  *   <------->
837  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
838  *        <------->
839  *
840  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
841  * unmap range don't affect our operation.
842  *
843  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
844  *            <---->
845  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
846  *                 <---->
847  *
848  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
849  * size of the destination file.
850  *
851  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
852  *                  <----->
853  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
854  *                       <----->
855  *
856  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
857  */
858
859 /*
860  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
861  */
862 STATIC int
863 xfs_reflink_set_inode_flag(
864         struct xfs_inode        *src,
865         struct xfs_inode        *dest)
866 {
867         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
868         int                     error;
869         struct xfs_trans        *tp;
870
871         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
872                 return 0;
873
874         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
875         if (error)
876                 goto out_error;
877
878         /* Lock both files against IO */
879         if (src->i_ino == dest->i_ino)
880                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
881         else
882                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
883
884         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
885                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
886                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
887                 src->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
888                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
889                 xfs_ifork_init_cow(src);
890         } else
891                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
892
893         if (src->i_ino == dest->i_ino)
894                 goto commit_flags;
895
896         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
897                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
898                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
899                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
900                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
901                 xfs_ifork_init_cow(dest);
902         } else
903                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
904
905 commit_flags:
906         error = xfs_trans_commit(tp);
907         if (error)
908                 goto out_error;
909         return error;
910
911 out_error:
912         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
913         return error;
914 }
915
916 /*
917  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
918  */
919 STATIC int
920 xfs_reflink_update_dest(
921         struct xfs_inode        *dest,
922         xfs_off_t               newlen,
923         xfs_extlen_t            cowextsize,
924         unsigned int            remap_flags)
925 {
926         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
927         struct xfs_trans        *tp;
928         int                     error;
929
930         if ((remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP) &&
931             newlen <= i_size_read(VFS_I(dest)) && cowextsize == 0)
932                 return 0;
933
934         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
935         if (error)
936                 goto out_error;
937
938         xfs_ilock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
939         xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
940
941         if (newlen > i_size_read(VFS_I(dest))) {
942                 trace_xfs_reflink_update_inode_size(dest, newlen);
943                 i_size_write(VFS_I(dest), newlen);
944                 dest->i_d.di_size = newlen;
945         }
946
947         if (cowextsize) {
948                 dest->i_d.di_cowextsize = cowextsize;
949                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE;
950         }
951
952         if (!(remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP)) {
953                 xfs_trans_ichgtime(tp, dest,
954                                    XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
955         }
956         xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
957
958         error = xfs_trans_commit(tp);
959         if (error)
960                 goto out_error;
961         return error;
962
963 out_error:
964         trace_xfs_reflink_update_inode_size_error(dest, error, _RET_IP_);
965         return error;
966 }
967
968 /*
969  * Do we have enough reserve in this AG to handle a reflink?  The refcount
970  * btree already reserved all the space it needs, but the rmap btree can grow
971  * infinitely, so we won't allow more reflinks when the AG is down to the
972  * btree reserves.
973  */
974 static int
975 xfs_reflink_ag_has_free_space(
976         struct xfs_mount        *mp,
977         xfs_agnumber_t          agno)
978 {
979         struct xfs_perag        *pag;
980         int                     error = 0;
981
982         if (!xfs_sb_version_hasrmapbt(&mp->m_sb))
983                 return 0;
984
985         pag = xfs_perag_get(mp, agno);
986         if (xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_RMAPBT) ||
987             xfs_ag_resv_critical(pag, XFS_AG_RESV_METADATA))
988                 error = -ENOSPC;
989         xfs_perag_put(pag);
990         return error;
991 }
992
993 /*
994  * Unmap a range of blocks from a file, then map other blocks into the hole.
995  * The range to unmap is (destoff : destoff + srcioff + irec->br_blockcount).
996  * The extent irec is mapped into dest at irec->br_startoff.
997  */
998 STATIC int
999 xfs_reflink_remap_extent(
1000         struct xfs_inode        *ip,
1001         struct xfs_bmbt_irec    *irec,
1002         xfs_fileoff_t           destoff,
1003         xfs_off_t               new_isize)
1004 {
1005         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1006         bool                    real_extent = xfs_bmap_is_real_extent(irec);
1007         struct xfs_trans        *tp;
1008         unsigned int            resblks;
1009         struct xfs_bmbt_irec    uirec;
1010         xfs_filblks_t           rlen;
1011         xfs_filblks_t           unmap_len;
1012         xfs_off_t               newlen;
1013         int                     error;
1014
1015         unmap_len = irec->br_startoff + irec->br_blockcount - destoff;
1016         trace_xfs_reflink_punch_range(ip, destoff, unmap_len);
1017
1018         /* No reflinking if we're low on space */
1019         if (real_extent) {
1020                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1021                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
1022                 if (error)
1023                         goto out;
1024         }
1025
1026         /* Start a rolling transaction to switch the mappings */
1027         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount, XFS_DATA_FORK);
1028         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
1029         if (error)
1030                 goto out;
1031
1032         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1033         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1034
1035         /* If we're not just clearing space, then do we have enough quota? */
1036         if (real_extent) {
1037                 error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip,
1038                                 irec->br_blockcount, 0, XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
1039                 if (error)
1040                         goto out_cancel;
1041         }
1042
1043         trace_xfs_reflink_remap(ip, irec->br_startoff,
1044                                 irec->br_blockcount, irec->br_startblock);
1045
1046         /* Unmap the old blocks in the data fork. */
1047         rlen = unmap_len;
1048         while (rlen) {
1049                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
1050                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, destoff, &rlen, 0, 1);
1051                 if (error)
1052                         goto out_cancel;
1053
1054                 /*
1055                  * Trim the extent to whatever got unmapped.
1056                  * Remember, bunmapi works backwards.
1057                  */
1058                 uirec.br_startblock = irec->br_startblock + rlen;
1059                 uirec.br_startoff = irec->br_startoff + rlen;
1060                 uirec.br_blockcount = unmap_len - rlen;
1061                 unmap_len = rlen;
1062
1063                 /* If this isn't a real mapping, we're done. */
1064                 if (!real_extent || uirec.br_blockcount == 0)
1065                         goto next_extent;
1066
1067                 trace_xfs_reflink_remap(ip, uirec.br_startoff,
1068                                 uirec.br_blockcount, uirec.br_startblock);
1069
1070                 /* Update the refcount tree */
1071                 error = xfs_refcount_increase_extent(tp, &uirec);
1072                 if (error)
1073                         goto out_cancel;
1074
1075                 /* Map the new blocks into the data fork. */
1076                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &uirec);
1077                 if (error)
1078                         goto out_cancel;
1079
1080                 /* Update quota accounting. */
1081                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
1082                                 uirec.br_blockcount);
1083
1084                 /* Update dest isize if needed. */
1085                 newlen = XFS_FSB_TO_B(mp,
1086                                 uirec.br_startoff + uirec.br_blockcount);
1087                 newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1088                 if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1089                         trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1090                         i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1091                         ip->i_d.di_size = newlen;
1092                         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1093                 }
1094
1095 next_extent:
1096                 /* Process all the deferred stuff. */
1097                 error = xfs_defer_finish(&tp);
1098                 if (error)
1099                         goto out_cancel;
1100         }
1101
1102         error = xfs_trans_commit(tp);
1103         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1104         if (error)
1105                 goto out;
1106         return 0;
1107
1108 out_cancel:
1109         xfs_trans_cancel(tp);
1110         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1111 out:
1112         trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1113         return error;
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Iteratively remap one file's extents (and holes) to another's.
1118  */
1119 STATIC int
1120 xfs_reflink_remap_blocks(
1121         struct xfs_inode        *src,
1122         xfs_fileoff_t           srcoff,
1123         struct xfs_inode        *dest,
1124         xfs_fileoff_t           destoff,
1125         xfs_filblks_t           len,
1126         xfs_off_t               new_isize)
1127 {
1128         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1129         int                     nimaps;
1130         int                     error = 0;
1131         xfs_filblks_t           range_len;
1132
1133         /* drange = (destoff, destoff + len); srange = (srcoff, srcoff + len) */
1134         while (len) {
1135                 uint            lock_mode;
1136
1137                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_loop(src, srcoff, len,
1138                                 dest, destoff);
1139
1140                 /* Read extent from the source file */
1141                 nimaps = 1;
1142                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1143                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1144                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1145                 if (error)
1146                         goto err;
1147                 ASSERT(nimaps == 1);
1148
1149                 trace_xfs_reflink_remap_imap(src, srcoff, len, XFS_IO_OVERWRITE,
1150                                 &imap);
1151
1152                 /* Translate imap into the destination file. */
1153                 range_len = imap.br_startoff + imap.br_blockcount - srcoff;
1154                 imap.br_startoff += destoff - srcoff;
1155
1156                 /* Clear dest from destoff to the end of imap and map it in. */
1157                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, destoff,
1158                                 new_isize);
1159                 if (error)
1160                         goto err;
1161
1162                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1163                         error = -EINTR;
1164                         goto err;
1165                 }
1166
1167                 /* Advance drange/srange */
1168                 srcoff += range_len;
1169                 destoff += range_len;
1170                 len -= range_len;
1171         }
1172
1173         return 0;
1174
1175 err:
1176         trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1177         return error;
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Grab the exclusive iolock for a data copy from src to dest, making
1182  * sure to abide vfs locking order (lowest pointer value goes first) and
1183  * breaking the pnfs layout leases on dest before proceeding.  The loop
1184  * is needed because we cannot call the blocking break_layout() with the
1185  * src iolock held, and therefore have to back out both locks.
1186  */
1187 static int
1188 xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(
1189         struct inode            *src,
1190         struct inode            *dest)
1191 {
1192         int                     error;
1193
1194 retry:
1195         if (src < dest) {
1196                 inode_lock_shared(src);
1197                 inode_lock_nested(dest, I_MUTEX_NONDIR2);
1198         } else {
1199                 /* src >= dest */
1200                 inode_lock(dest);
1201         }
1202
1203         error = break_layout(dest, false);
1204         if (error == -EWOULDBLOCK) {
1205                 inode_unlock(dest);
1206                 if (src < dest)
1207                         inode_unlock_shared(src);
1208                 error = break_layout(dest, true);
1209                 if (error)
1210                         return error;
1211                 goto retry;
1212         }
1213         if (error) {
1214                 inode_unlock(dest);
1215                 if (src < dest)
1216                         inode_unlock_shared(src);
1217                 return error;
1218         }
1219         if (src > dest)
1220                 inode_lock_shared_nested(src, I_MUTEX_NONDIR2);
1221         return 0;
1222 }
1223
1224 /* Unlock both inodes after they've been prepped for a range clone. */
1225 STATIC void
1226 xfs_reflink_remap_unlock(
1227         struct file             *file_in,
1228         struct file             *file_out)
1229 {
1230         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1231         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1232         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1233         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1234         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1235
1236         xfs_iunlock(dest, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1237         if (!same_inode)
1238                 xfs_iunlock(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1239         inode_unlock(inode_out);
1240         if (!same_inode)
1241                 inode_unlock_shared(inode_in);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1246  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1247  * and the destination file offset.
1248  */
1249 static int
1250 xfs_reflink_zero_posteof(
1251         struct xfs_inode        *ip,
1252         loff_t                  pos)
1253 {
1254         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1255
1256         if (pos <= isize)
1257                 return 0;
1258
1259         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1260         return iomap_zero_range(VFS_I(ip), isize, pos - isize, NULL,
1261                         &xfs_iomap_ops);
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1266  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1267  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1268  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1269  *
1270  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1271  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1272  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1273  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1274  *
1275  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1276  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1277  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1278  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1279  * file EOF in the destination file.
1280  *
1281  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1282  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1283  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1284  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1285  * tradeoff for simplicity on implementation.
1286  *
1287  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1288  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1289  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1290  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1291  * -EINVAL in this case.
1292  */
1293 STATIC int
1294 xfs_reflink_remap_prep(
1295         struct file             *file_in,
1296         loff_t                  pos_in,
1297         struct file             *file_out,
1298         loff_t                  pos_out,
1299         loff_t                  *len,
1300         unsigned int            remap_flags)
1301 {
1302         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1303         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1304         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1305         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1306         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1307         u64                     blkmask = i_blocksize(inode_in) - 1;
1308         ssize_t                 ret;
1309
1310         /* Lock both files against IO */
1311         ret = xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(inode_in, inode_out);
1312         if (ret)
1313                 return ret;
1314         if (same_inode)
1315                 xfs_ilock(src, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1316         else
1317                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED, dest,
1318                                 XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1319
1320         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1321         ret = -EINVAL;
1322         /* Don't reflink realtime inodes */
1323         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1324                 goto out_unlock;
1325
1326         /* Don't share DAX file data for now. */
1327         if (IS_DAX(inode_in) || IS_DAX(inode_out))
1328                 goto out_unlock;
1329
1330         ret = generic_remap_file_range_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1331                         len, remap_flags);
1332         if (ret <= 0)
1333                 goto out_unlock;
1334
1335         /*
1336          * If the dedupe data matches, chop off the partial EOF block
1337          * from the source file so we don't try to dedupe the partial
1338          * EOF block.
1339          */
1340         if (remap_flags & REMAP_FILE_DEDUP) {
1341                 *len &= ~blkmask;
1342         } else if (*len & blkmask) {
1343                 /*
1344                  * The user is attempting to share a partial EOF block,
1345                  * if it's inside the destination EOF then reject it.
1346                  */
1347                 if (pos_out + *len < i_size_read(inode_out)) {
1348                         ret = -EINVAL;
1349                         goto out_unlock;
1350                 }
1351         }
1352
1353         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1354         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1355         if (ret)
1356                 goto out_unlock;
1357
1358         /*
1359          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1360          * file.
1361          */
1362         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1363         if (ret)
1364                 goto out_unlock;
1365
1366         /* Set flags and remap blocks. */
1367         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1368         if (ret)
1369                 goto out_unlock;
1370
1371         /* Zap any page cache for the destination file's range. */
1372         truncate_inode_pages_range(&inode_out->i_data, pos_out,
1373                                    PAGE_ALIGN(pos_out + *len) - 1);
1374
1375         return 1;
1376 out_unlock:
1377         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1378         return ret;
1379 }
1380
1381 /*
1382  * Link a range of blocks from one file to another.
1383  */
1384 int
1385 xfs_reflink_remap_range(
1386         struct file             *file_in,
1387         loff_t                  pos_in,
1388         struct file             *file_out,
1389         loff_t                  pos_out,
1390         loff_t                  len,
1391         unsigned int            remap_flags)
1392 {
1393         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1394         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1395         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1396         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1397         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1398         xfs_fileoff_t           sfsbno, dfsbno;
1399         xfs_filblks_t           fsblen;
1400         xfs_extlen_t            cowextsize;
1401         ssize_t                 ret;
1402
1403         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
1404                 return -EOPNOTSUPP;
1405
1406         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
1407                 return -EIO;
1408
1409         /* Prepare and then clone file data. */
1410         ret = xfs_reflink_remap_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1411                         &len, remap_flags);
1412         if (ret <= 0)
1413                 return ret;
1414
1415         trace_xfs_reflink_remap_range(src, pos_in, len, dest, pos_out);
1416
1417         dfsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1418         sfsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1419         fsblen = XFS_B_TO_FSB(mp, len);
1420         ret = xfs_reflink_remap_blocks(src, sfsbno, dest, dfsbno, fsblen,
1421                         pos_out + len);
1422         if (ret)
1423                 goto out_unlock;
1424
1425         /*
1426          * Carry the cowextsize hint from src to dest if we're sharing the
1427          * entire source file to the entire destination file, the source file
1428          * has a cowextsize hint, and the destination file does not.
1429          */
1430         cowextsize = 0;
1431         if (pos_in == 0 && len == i_size_read(inode_in) &&
1432             (src->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE) &&
1433             pos_out == 0 && len >= i_size_read(inode_out) &&
1434             !(dest->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE))
1435                 cowextsize = src->i_d.di_cowextsize;
1436
1437         ret = xfs_reflink_update_dest(dest, pos_out + len, cowextsize,
1438                         remap_flags);
1439
1440 out_unlock:
1441         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1442         if (ret)
1443                 trace_xfs_reflink_remap_range_error(dest, ret, _RET_IP_);
1444         return ret;
1445 }
1446
1447 /*
1448  * The user wants to preemptively CoW all shared blocks in this file,
1449  * which enables us to turn off the reflink flag.  Iterate all
1450  * extents which are not prealloc/delalloc to see which ranges are
1451  * mentioned in the refcount tree, then read those blocks into the
1452  * pagecache, dirty them, fsync them back out, and then we can update
1453  * the inode flag.  What happens if we run out of memory? :)
1454  */
1455 STATIC int
1456 xfs_reflink_dirty_extents(
1457         struct xfs_inode        *ip,
1458         xfs_fileoff_t           fbno,
1459         xfs_filblks_t           end,
1460         xfs_off_t               isize)
1461 {
1462         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1463         xfs_agnumber_t          agno;
1464         xfs_agblock_t           agbno;
1465         xfs_extlen_t            aglen;
1466         xfs_agblock_t           rbno;
1467         xfs_extlen_t            rlen;
1468         xfs_off_t               fpos;
1469         xfs_off_t               flen;
1470         struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1471         int                     nmaps;
1472         int                     error = 0;
1473
1474         while (end - fbno > 0) {
1475                 nmaps = 1;
1476                 /*
1477                  * Look for extents in the file.  Skip holes, delalloc, or
1478                  * unwritten extents; they can't be reflinked.
1479                  */
1480                 error = xfs_bmapi_read(ip, fbno, end - fbno, map, &nmaps, 0);
1481                 if (error)
1482                         goto out;
1483                 if (nmaps == 0)
1484                         break;
1485                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&map[0]))
1486                         goto next;
1487
1488                 map[1] = map[0];
1489                 while (map[1].br_blockcount) {
1490                         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, map[1].br_startblock);
1491                         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, map[1].br_startblock);
1492                         aglen = map[1].br_blockcount;
1493
1494                         error = xfs_reflink_find_shared(mp, NULL, agno, agbno,
1495                                         aglen, &rbno, &rlen, true);
1496                         if (error)
1497                                 goto out;
1498                         if (rbno == NULLAGBLOCK)
1499                                 break;
1500
1501                         /* Dirty the pages */
1502                         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1503                         fpos = XFS_FSB_TO_B(mp, map[1].br_startoff +
1504                                         (rbno - agbno));
1505                         flen = XFS_FSB_TO_B(mp, rlen);
1506                         if (fpos + flen > isize)
1507                                 flen = isize - fpos;
1508                         error = iomap_file_dirty(VFS_I(ip), fpos, flen,
1509                                         &xfs_iomap_ops);
1510                         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1511                         if (error)
1512                                 goto out;
1513
1514                         map[1].br_blockcount -= (rbno - agbno + rlen);
1515                         map[1].br_startoff += (rbno - agbno + rlen);
1516                         map[1].br_startblock += (rbno - agbno + rlen);
1517                 }
1518
1519 next:
1520                 fbno = map[0].br_startoff + map[0].br_blockcount;
1521         }
1522 out:
1523         return error;
1524 }
1525
1526 /* Does this inode need the reflink flag? */
1527 int
1528 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1529         struct xfs_trans                *tp,
1530         struct xfs_inode                *ip,
1531         bool                            *has_shared)
1532 {
1533         struct xfs_bmbt_irec            got;
1534         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1535         struct xfs_ifork                *ifp;
1536         xfs_agnumber_t                  agno;
1537         xfs_agblock_t                   agbno;
1538         xfs_extlen_t                    aglen;
1539         xfs_agblock_t                   rbno;
1540         xfs_extlen_t                    rlen;
1541         struct xfs_iext_cursor          icur;
1542         bool                            found;
1543         int                             error;
1544
1545         ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
1546         if (!(ifp->if_flags & XFS_IFEXTENTS)) {
1547                 error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1548                 if (error)
1549                         return error;
1550         }
1551
1552         *has_shared = false;
1553         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1554         while (found) {
1555                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1556                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1557                         goto next;
1558                 agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock);
1559                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1560                 aglen = got.br_blockcount;
1561
1562                 error = xfs_reflink_find_shared(mp, tp, agno, agbno, aglen,
1563                                 &rbno, &rlen, false);
1564                 if (error)
1565                         return error;
1566                 /* Is there still a shared block here? */
1567                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1568                         *has_shared = true;
1569                         return 0;
1570                 }
1571 next:
1572                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1573         }
1574
1575         return 0;
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1580  *
1581  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1582  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1583  */
1584 int
1585 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1586         struct xfs_inode        *ip,
1587         struct xfs_trans        **tpp)
1588 {
1589         bool                    needs_flag;
1590         int                     error = 0;
1591
1592         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1593
1594         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1595         if (error || needs_flag)
1596                 return error;
1597
1598         /*
1599          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1600          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1601          */
1602         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, NULLFILEOFF, true);
1603         if (error)
1604                 return error;
1605
1606         /* Clear the inode flag. */
1607         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1608         ip->i_d.di_flags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1609         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1610         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1611
1612         return error;
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1617  * hasn't changed.
1618  */
1619 STATIC int
1620 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1621         struct xfs_inode        *ip)
1622 {
1623         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1624         struct xfs_trans        *tp;
1625         int                     error = 0;
1626
1627         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1628         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1629         if (error)
1630                 return error;
1631
1632         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1633         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1634
1635         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1636         if (error)
1637                 goto cancel;
1638
1639         error = xfs_trans_commit(tp);
1640         if (error)
1641                 goto out;
1642
1643         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1644         return 0;
1645 cancel:
1646         xfs_trans_cancel(tp);
1647 out:
1648         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1649         return error;
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1654  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1655  */
1656 int
1657 xfs_reflink_unshare(
1658         struct xfs_inode        *ip,
1659         xfs_off_t               offset,
1660         xfs_off_t               len)
1661 {
1662         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1663         xfs_fileoff_t           fbno;
1664         xfs_filblks_t           end;
1665         xfs_off_t               isize;
1666         int                     error;
1667
1668         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1669                 return 0;
1670
1671         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1672
1673         inode_dio_wait(VFS_I(ip));
1674
1675         /* Try to CoW the selected ranges */
1676         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1677         fbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1678         isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1679         end = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + len);
1680         error = xfs_reflink_dirty_extents(ip, fbno, end, isize);
1681         if (error)
1682                 goto out_unlock;
1683         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1684
1685         /* Wait for the IO to finish */
1686         error = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
1687         if (error)
1688                 goto out;
1689
1690         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1691         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1692         if (error)
1693                 goto out;
1694
1695         return 0;
1696
1697 out_unlock:
1698         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1699 out:
1700         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1701         return error;
1702 }