]> git.proxmox.com Git - mirror_ubuntu-kernels.git/log
mirror_ubuntu-kernels.git
2 years agobtrfs: rename bio_flags in parameters and switch type
David Sterba [Tue, 27 Jul 2021 12:59:41 +0000 (14:59 +0200)]
btrfs: rename bio_flags in parameters and switch type

Several functions take parameter bio_flags that was simplified to just
compress type, unify it and change the type accordingly.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: rename io_failure_record::bio_flags to compress_type
David Sterba [Tue, 27 Jul 2021 12:53:55 +0000 (14:53 +0200)]
btrfs: rename io_failure_record::bio_flags to compress_type

The bio_flags is now used to store unchanged compress type, so unify
that.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: open code extent_set_compress_type helpers
David Sterba [Tue, 27 Jul 2021 12:49:32 +0000 (14:49 +0200)]
btrfs: open code extent_set_compress_type helpers

The helpers extent_set_compress_type and extent_compress_type have
become trivial after previous cleanups and can be removed.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: simplify handling of bio_ctrl::bio_flags
David Sterba [Tue, 27 Jul 2021 12:47:09 +0000 (14:47 +0200)]
btrfs: simplify handling of bio_ctrl::bio_flags

The bio_flags are used only to encode the compression and there are no
other EXTENT_BIO_* flags, so the compress type can be stored directly.
The struct member name is left unchanged and will be cleaned in later
patches.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove trivial helper update_nr_written
David Sterba [Tue, 27 Jul 2021 10:45:11 +0000 (12:45 +0200)]
btrfs: remove trivial helper update_nr_written

The helper used to do more with the wbc state but now it's just one
subtraction, no need to have a special helper.

It became trivial in a91326679f2a ("Btrfs: make mapping->writeback_index
point to the last written page").

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove unused parameter bio_flags from btrfs_wq_submit_bio
David Sterba [Tue, 27 Jul 2021 12:19:02 +0000 (14:19 +0200)]
btrfs: remove unused parameter bio_flags from btrfs_wq_submit_bio

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove btrfs_delayed_extent_op::is_data
David Sterba [Wed, 20 Mar 2019 10:49:40 +0000 (11:49 +0100)]
btrfs: remove btrfs_delayed_extent_op::is_data

The value of btrfs_delayed_extent_op::is_data is always false, we can
cascade the change and simplify code that depends on it, removing the
structure member eventually.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: sink parameter is_data to btrfs_set_disk_extent_flags
David Sterba [Wed, 20 Mar 2019 10:45:48 +0000 (11:45 +0100)]
btrfs: sink parameter is_data to btrfs_set_disk_extent_flags

The parameter has been added in 2009 in the infamous monster commit
5d4f98a28c7d ("Btrfs: Mixed back reference  (FORWARD ROLLING FORMAT
CHANGE)") but not used ever since. We can sink it and allow further
simplifications.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: fix deadlock between concurrent dio writes when low on free data space
Filipe Manana [Thu, 28 Apr 2022 13:59:46 +0000 (14:59 +0100)]
btrfs: fix deadlock between concurrent dio writes when low on free data space

When reserving data space for a direct IO write we can end up deadlocking
if we have multiple tasks attempting a write to the same file range, there
are multiple extents covered by that file range, we are low on available
space for data and the writes don't expand the inode's i_size.

The deadlock can happen like this:

1) We have a file with an i_size of 1M, at offset 0 it has an extent with
   a size of 128K and at offset 128K it has another extent also with a
   size of 128K;

2) Task A does a direct IO write against file range [0, 256K), and because
   the write is within the i_size boundary, it takes the inode's lock (VFS
   level) in shared mode;

3) Task A locks the file range [0, 256K) at btrfs_dio_iomap_begin(), and
   then gets the extent map for the extent covering the range [0, 128K).
   At btrfs_get_blocks_direct_write(), it creates an ordered extent for
   that file range ([0, 128K));

4) Before returning from btrfs_dio_iomap_begin(), it unlocks the file
   range [0, 256K);

5) Task A executes btrfs_dio_iomap_begin() again, this time for the file
   range [128K, 256K), and locks the file range [128K, 256K);

6) Task B starts a direct IO write against file range [0, 256K) as well.
   It also locks the inode in shared mode, as it's within the i_size limit,
   and then tries to lock file range [0, 256K). It is able to lock the
   subrange [0, 128K) but then blocks waiting for the range [128K, 256K),
   as it is currently locked by task A;

7) Task A enters btrfs_get_blocks_direct_write() and tries to reserve data
   space. Because we are low on available free space, it triggers the
   async data reclaim task, and waits for it to reserve data space;

8) The async reclaim task decides to wait for all existing ordered extents
   to complete (through btrfs_wait_ordered_roots()).
   It finds the ordered extent previously created by task A for the file
   range [0, 128K) and waits for it to complete;

9) The ordered extent for the file range [0, 128K) can not complete
   because it blocks at btrfs_finish_ordered_io() when trying to lock the
   file range [0, 128K).

   This results in a deadlock, because:

   - task B is holding the file range [0, 128K) locked, waiting for the
     range [128K, 256K) to be unlocked by task A;

   - task A is holding the file range [128K, 256K) locked and it's waiting
     for the async data reclaim task to satisfy its space reservation
     request;

   - the async data reclaim task is waiting for ordered extent [0, 128K)
     to complete, but the ordered extent can not complete because the
     file range [0, 128K) is currently locked by task B, which is waiting
     on task A to unlock file range [128K, 256K) and task A waiting
     on the async data reclaim task.

   This results in a deadlock between 4 task: task A, task B, the async
   data reclaim task and the task doing ordered extent completion (a work
   queue task).

This type of deadlock can sporadically be triggered by the test case
generic/300 from fstests, and results in a stack trace like the following:

[12084.033689] INFO: task kworker/u16:7:123749 blocked for more than 241 seconds.
[12084.034877]       Not tainted 5.18.0-rc2-btrfs-next-115 #1
[12084.035562] "echo 0 > /proc/sys/kernel/hung_task_timeout_secs" disables this message.
[12084.036548] task:kworker/u16:7   state:D stack:    0 pid:123749 ppid:     2 flags:0x00004000
[12084.036554] Workqueue: btrfs-flush_delalloc btrfs_work_helper [btrfs]
[12084.036599] Call Trace:
[12084.036601]  <TASK>
[12084.036606]  __schedule+0x3cb/0xed0
[12084.036616]  schedule+0x4e/0xb0
[12084.036620]  btrfs_start_ordered_extent+0x109/0x1c0 [btrfs]
[12084.036651]  ? prepare_to_wait_exclusive+0xc0/0xc0
[12084.036659]  btrfs_run_ordered_extent_work+0x1a/0x30 [btrfs]
[12084.036688]  btrfs_work_helper+0xf8/0x400 [btrfs]
[12084.036719]  ? lock_is_held_type+0xe8/0x140
[12084.036727]  process_one_work+0x252/0x5a0
[12084.036736]  ? process_one_work+0x5a0/0x5a0
[12084.036738]  worker_thread+0x52/0x3b0
[12084.036743]  ? process_one_work+0x5a0/0x5a0
[12084.036745]  kthread+0xf2/0x120
[12084.036747]  ? kthread_complete_and_exit+0x20/0x20
[12084.036751]  ret_from_fork+0x22/0x30
[12084.036765]  </TASK>
[12084.036769] INFO: task kworker/u16:11:153787 blocked for more than 241 seconds.
[12084.037702]       Not tainted 5.18.0-rc2-btrfs-next-115 #1
[12084.038540] "echo 0 > /proc/sys/kernel/hung_task_timeout_secs" disables this message.
[12084.039506] task:kworker/u16:11  state:D stack:    0 pid:153787 ppid:     2 flags:0x00004000
[12084.039511] Workqueue: events_unbound btrfs_async_reclaim_data_space [btrfs]
[12084.039551] Call Trace:
[12084.039553]  <TASK>
[12084.039557]  __schedule+0x3cb/0xed0
[12084.039566]  schedule+0x4e/0xb0
[12084.039569]  schedule_timeout+0xed/0x130
[12084.039573]  ? mark_held_locks+0x50/0x80
[12084.039578]  ? _raw_spin_unlock_irq+0x24/0x50
[12084.039580]  ? lockdep_hardirqs_on+0x7d/0x100
[12084.039585]  __wait_for_common+0xaf/0x1f0
[12084.039587]  ? usleep_range_state+0xb0/0xb0
[12084.039596]  btrfs_wait_ordered_extents+0x3d6/0x470 [btrfs]
[12084.039636]  btrfs_wait_ordered_roots+0x175/0x240 [btrfs]
[12084.039670]  flush_space+0x25b/0x630 [btrfs]
[12084.039712]  btrfs_async_reclaim_data_space+0x108/0x1b0 [btrfs]
[12084.039747]  process_one_work+0x252/0x5a0
[12084.039756]  ? process_one_work+0x5a0/0x5a0
[12084.039758]  worker_thread+0x52/0x3b0
[12084.039762]  ? process_one_work+0x5a0/0x5a0
[12084.039765]  kthread+0xf2/0x120
[12084.039766]  ? kthread_complete_and_exit+0x20/0x20
[12084.039770]  ret_from_fork+0x22/0x30
[12084.039783]  </TASK>
[12084.039800] INFO: task kworker/u16:17:217907 blocked for more than 241 seconds.
[12084.040709]       Not tainted 5.18.0-rc2-btrfs-next-115 #1
[12084.041398] "echo 0 > /proc/sys/kernel/hung_task_timeout_secs" disables this message.
[12084.042404] task:kworker/u16:17  state:D stack:    0 pid:217907 ppid:     2 flags:0x00004000
[12084.042411] Workqueue: btrfs-endio-write btrfs_work_helper [btrfs]
[12084.042461] Call Trace:
[12084.042463]  <TASK>
[12084.042471]  __schedule+0x3cb/0xed0
[12084.042485]  schedule+0x4e/0xb0
[12084.042490]  wait_extent_bit.constprop.0+0x1eb/0x260 [btrfs]
[12084.042539]  ? prepare_to_wait_exclusive+0xc0/0xc0
[12084.042551]  lock_extent_bits+0x37/0x90 [btrfs]
[12084.042601]  btrfs_finish_ordered_io.isra.0+0x3fd/0x960 [btrfs]
[12084.042656]  ? lock_is_held_type+0xe8/0x140
[12084.042667]  btrfs_work_helper+0xf8/0x400 [btrfs]
[12084.042716]  ? lock_is_held_type+0xe8/0x140
[12084.042727]  process_one_work+0x252/0x5a0
[12084.042742]  worker_thread+0x52/0x3b0
[12084.042750]  ? process_one_work+0x5a0/0x5a0
[12084.042754]  kthread+0xf2/0x120
[12084.042757]  ? kthread_complete_and_exit+0x20/0x20
[12084.042763]  ret_from_fork+0x22/0x30
[12084.042783]  </TASK>
[12084.042798] INFO: task fio:234517 blocked for more than 241 seconds.
[12084.043598]       Not tainted 5.18.0-rc2-btrfs-next-115 #1
[12084.044282] "echo 0 > /proc/sys/kernel/hung_task_timeout_secs" disables this message.
[12084.045244] task:fio             state:D stack:    0 pid:234517 ppid:234515 flags:0x00004000
[12084.045248] Call Trace:
[12084.045250]  <TASK>
[12084.045254]  __schedule+0x3cb/0xed0
[12084.045263]  schedule+0x4e/0xb0
[12084.045266]  wait_extent_bit.constprop.0+0x1eb/0x260 [btrfs]
[12084.045298]  ? prepare_to_wait_exclusive+0xc0/0xc0
[12084.045306]  lock_extent_bits+0x37/0x90 [btrfs]
[12084.045336]  btrfs_dio_iomap_begin+0x336/0xc60 [btrfs]
[12084.045370]  ? lock_is_held_type+0xe8/0x140
[12084.045378]  iomap_iter+0x184/0x4c0
[12084.045383]  __iomap_dio_rw+0x2c6/0x8a0
[12084.045406]  iomap_dio_rw+0xa/0x30
[12084.045408]  btrfs_do_write_iter+0x370/0x5e0 [btrfs]
[12084.045440]  aio_write+0xfa/0x2c0
[12084.045448]  ? __might_fault+0x2a/0x70
[12084.045451]  ? kvm_sched_clock_read+0x14/0x40
[12084.045455]  ? lock_release+0x153/0x4a0
[12084.045463]  io_submit_one+0x615/0x9f0
[12084.045467]  ? __might_fault+0x2a/0x70
[12084.045469]  ? kvm_sched_clock_read+0x14/0x40
[12084.045478]  __x64_sys_io_submit+0x83/0x160
[12084.045483]  ? syscall_enter_from_user_mode+0x1d/0x50
[12084.045489]  do_syscall_64+0x3b/0x90
[12084.045517]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xae
[12084.045521] RIP: 0033:0x7fa76511af79
[12084.045525] RSP: 002b:00007ffd6d6b9058 EFLAGS: 00000246 ORIG_RAX: 00000000000000d1
[12084.045530] RAX: ffffffffffffffda RBX: 00007fa75ba6e760 RCX: 00007fa76511af79
[12084.045532] RDX: 0000557b304ff3f0 RSI: 0000000000000001 RDI: 00007fa75ba4c000
[12084.045535] RBP: 00007fa75ba4c000 R08: 00007fa751b76000 R09: 0000000000000330
[12084.045537] R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000246 R12: 0000000000000001
[12084.045540] R13: 0000000000000000 R14: 0000557b304ff3f0 R15: 0000557b30521eb0
[12084.045561]  </TASK>

Fix this issue by always reserving data space before locking a file range
at btrfs_dio_iomap_begin(). If we can't reserve the space, then we don't
error out immediately - instead after locking the file range, check if we
can do a NOCOW write, and if we can we don't error out since we don't need
to allocate a data extent, however if we can't NOCOW then error out with
-ENOSPC. This also implies that we may end up reserving space when it's
not needed because the write will end up being done in NOCOW mode - in that
case we just release the space after we noticed we did a NOCOW write - this
is the same type of logic that is done in the path for buffered IO writes.

Fixes: f0bfa76a11e93d ("btrfs: fix ENOSPC failure when attempting direct IO write into NOCOW range")
CC: stable@vger.kernel.org # 5.17+
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: derive compression type from extent map during reads
Goldwyn Rodrigues [Tue, 26 Apr 2022 13:47:34 +0000 (08:47 -0500)]
btrfs: derive compression type from extent map during reads

Derive the compression type from extent map as opposed to the bio flags
passed. This makes it more precise and not reliant on function
parameters.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Goldwyn Rodrigues <rgoldwyn@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: move scrub_remap_extent() call into scrub_extent()
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:49 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: move scrub_remap_extent() call into scrub_extent()

[SUSPICIOUS CODE]
When refactoring scrub code, I noticed a very strange behavior around
scrub_remap_extent():

if (sctx->is_dev_replace)
scrub_remap_extent(fs_info, cur_logical, scrub_len,
   &cur_physical, &target_dev, &cur_mirror);

As replace target is a 1:1 copy of the source device, thus physical
offset inside the target should be the same as physical inside source,
thus this remap call makes no sense to me.

[REAL FUNCTIONALITY]
After more investigation, the function name scrub_remap_extent()
doesn't tell anything of the truth, nor does its if () condition.

The real story behind this function is that, for scrub_pages() we never
expect missing device, even for replacing missing device.

What scrub_remap_extent() is really doing is to find a live mirror, and
make later scrub_pages() to read data from the good copy, other than
from the missing device and increase error counters unnecessarily.

[IMPROVEMENT]
We have no need to bother scrub_remap_extent() in scrub_simple_mirror()
at all, we only need to call it before we call scrub_pages().

And rename the function to scrub_find_live_copy(), add extra comments on
them.

By this we can remove one parameter from scrub_extent(), and reduce the
unnecessary calls to scrub_remap_extent() for regular replace.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: use find_first_extent_item to for extent item search
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:48 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: use find_first_extent_item to for extent item search

Since we have find_first_extent_item() to iterate the extent items of a
certain range, there is no need to use the open-coded version.

Replace the final scrub call site with find_first_extent_item().

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: refactor scrub_raid56_parity()
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:47 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: refactor scrub_raid56_parity()

Currently scrub_raid56_parity() has a large double loop, handling the
following things at the same time:

- Iterate each data stripe
- Iterate each extent item in one data stripe

Refactor this by:

- Introduce a new helper to handle data stripe iteration
  The new helper is scrub_raid56_data_stripe_for_parity(), which
  only has one while() loop handling the extent items inside the
  data stripe.

  The code is still mostly the same as the old code.

- Call cond_resched() for each extent
  Previously we only call cond_resched() under a complex if () check.
  I see no special reason to do that, and for other scrub functions,
  like scrub_simple_mirror() we're already doing the same cond_resched()
  after scrubbing one extent.

- Add more comments

Please note that, this patch is only to address the double loop, there
are incoming patches to do extra cleanup.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: use scrub_simple_mirror() to handle RAID56 data stripe scrub
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:46 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: use scrub_simple_mirror() to handle RAID56 data stripe scrub

Although RAID56 has complex repair mechanism, which involves reading the
whole full stripe, but inside one data stripe, it's in fact no different
than SINGLE/RAID1.

The point here is, for data stripe we just check the csum for each
extent we hit.  Only for csum mismatch case, our repair paths divide.

So we can still reuse scrub_simple_mirror() for RAID56 data stripes,
which saves quite some code.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: cleanup the non-RAID56 branches in scrub_stripe()
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:45 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: cleanup the non-RAID56 branches in scrub_stripe()

Since we have moved all other profiles handling into their own
functions, now the main body of scrub_stripe() is just handling RAID56
profiles.

There is no need to address other profiles in the main loop of
scrub_stripe(), so we can remove those dead branches.

Since we're here, also slightly change the timing of initialization of
variables like @offset, @increment and @logical.

Especially for @logical, we don't really need to initialize it for
btrfs_extent_root()/btrfs_csum_root(), we can use bg->start for that
purpose.

Now those variables are only initialize for RAID56 branches.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: introduce dedicated helper to scrub simple-stripe based range
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:44 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: introduce dedicated helper to scrub simple-stripe based range

The new entrance will iterate through each data stripe which belongs to
the target device.

And since inside each data stripe, RAID0 is just SINGLE, while RAID10 is
just RAID1, we can reuse scrub_simple_mirror() to do the scrub properly.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: introduce dedicated helper to scrub simple-mirror based range
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:43 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: introduce dedicated helper to scrub simple-mirror based range

The new helper, scrub_simple_mirror(), will scrub all extents inside a
range which only has simple mirror based duplication.

This covers every range of SINGLE/DUP/RAID1/RAID1C*, and inside each
data stripe for RAID0/RAID10.

Currently we will use this function to scrub SINGLE/DUP/RAID1/RAID1C*
profiles.  As one can see, the new entrance for those simple-mirror
based profiles can be small enough (with comments, just reach 100
lines).

This function will be the basis for the incoming scrub refactor.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: scrub: introduce a helper to locate an extent item
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:42 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: scrub: introduce a helper to locate an extent item

The new helper, find_first_extent_item(), will locate an extent item
(either EXTENT_ITEM or METADATA_ITEM) which covers any byte of the
search range.

This helper will later be used to refactor scrub code.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: calculate physical_end using dev_extent_len directly in scrub_stripe()
Qu Wenruo [Fri, 11 Mar 2022 07:38:41 +0000 (15:38 +0800)]
btrfs: calculate physical_end using dev_extent_len directly in scrub_stripe()

The variable @physical_end is the exclusive stripe end, currently it's
calculated using @physical + @dev_extent_len / map->stripe_len *
 map->stripe_len.

And since at allocation time we ensured dev_extent_len is stripe_len
aligned, the result is the same as @physical + @dev_extent_len.

So this patch will just assign @physical and @physical_end early,
without using @nstripes.

This is especially helpful for any possible out: label user, as now we
only need to initialize @offset before going to out: label.

Since we're here, also make @physical_end constant.

Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: turn fs_roots_radix in btrfs_fs_info into an XArray
Gabriel Niebler [Tue, 3 May 2022 10:44:43 +0000 (12:44 +0200)]
btrfs: turn fs_roots_radix in btrfs_fs_info into an XArray

… rename it to simply fs_roots and adjust all usages of this object to use
the XArray API, because it is notionally easier to use and understand, as
it provides array semantics, and also takes care of locking for us,
further simplifying the code.

Also do some refactoring, esp. where the API change requires largely
rewriting some functions, anyway.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Gabriel Niebler <gniebler@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: turn fs_info member buffer_radix into XArray
Gabriel Niebler [Thu, 21 Apr 2022 15:45:38 +0000 (17:45 +0200)]
btrfs: turn fs_info member buffer_radix into XArray

… named 'extent_buffers'. Also adjust all usages of this object to use
the XArray API, which greatly simplifies the code as it takes care of
locking and is generally easier to use and understand, providing
notionally simpler array semantics.

Also perform some light refactoring.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Gabriel Niebler <gniebler@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: turn name_cache radix tree into XArray in send_ctx
Gabriel Niebler [Tue, 26 Apr 2022 09:51:01 +0000 (11:51 +0200)]
btrfs: turn name_cache radix tree into XArray in send_ctx

… and adjust all usages of this object to use the XArray API for the sake
of consistency.

XArray API provides array semantics, so it is notionally easier to use and
understand, and it also takes care of locking for us.

None of this makes a real difference in this particular patch, but it does
in other places where similar replacements are or have been made and we
want to be consistent in our usage of data structures in btrfs.

Signed-off-by: Gabriel Niebler <gniebler@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: turn delayed_nodes_tree into an XArray
Gabriel Niebler [Tue, 26 Apr 2022 09:43:04 +0000 (11:43 +0200)]
btrfs: turn delayed_nodes_tree into an XArray

… in the btrfs_root struct and adjust all usages of this object to use
the XArray API, because it is notionally easier to use and understand,
as it provides array semantics, and also takes care of locking for us,
further simplifying the code.

Also use the opportunity to do some light refactoring.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Gabriel Niebler <gniebler@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use ilog2() to replace if () branches for btrfs_bg_flags_to_raid_index()
Qu Wenruo [Wed, 20 Apr 2022 08:08:28 +0000 (16:08 +0800)]
btrfs: use ilog2() to replace if () branches for btrfs_bg_flags_to_raid_index()

In function btrfs_bg_flags_to_raid_index(), we use quite some if () to
convert the BTRFS_BLOCK_GROUP_* bits to a index number.

But the truth is, there is really no such need for so many branches at
all.
Since all BTRFS_BLOCK_GROUP_* flags are just one single bit set inside
BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILES_MASK, we can easily use ilog2() to calculate
their values.

This calculation has an anchor point, the lowest PROFILE bit, which is
RAID0.

Even it's fixed on-disk format and should never change, here I added
extra compile time checks to make it super safe:

1. Make sure RAID0 is always the lowest bit in PROFILE_MASK
   This is done by finding the first (least significant) bit set of
   RAID0 and PROFILE_MASK & ~RAID0.

2. Make sure RAID0 bit set beyond the highest bit of TYPE_MASK

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: move definition of btrfs_raid_types to volumes.h
Qu Wenruo [Wed, 20 Apr 2022 08:08:27 +0000 (16:08 +0800)]
btrfs: move definition of btrfs_raid_types to volumes.h

It's only internally used as another way to represent btrfs profiles,
it's not exposed through any on-disk format, in fact this
btrfs_raid_types is diverted from the on-disk format values.

Furthermore, since it's internal structure, its definition can change in
the future.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use a normal workqueue for rmw_workers
Christoph Hellwig [Mon, 18 Apr 2022 04:43:11 +0000 (06:43 +0200)]
btrfs: use a normal workqueue for rmw_workers

rmw_workers doesn't need ordered execution or thread disabling threshold
(as the thresh parameter is less than DFT_THRESHOLD).

Just switch to the normal workqueues that use a lot less resources,
especially in the work_struct vs btrfs_work structures.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use normal workqueues for scrub
Christoph Hellwig [Mon, 18 Apr 2022 04:43:10 +0000 (06:43 +0200)]
btrfs: use normal workqueues for scrub

All three scrub workqueues don't need ordered execution or thread
disabling threshold (as the thresh parameter is less than DFT_THRESHOLD).
Just switch to the normal workqueues that use a lot less resources,
especially in the work_struct vs btrfs_work structures.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: simplify WQ_HIGHPRI handling in struct btrfs_workqueue
Christoph Hellwig [Mon, 18 Apr 2022 04:43:09 +0000 (06:43 +0200)]
btrfs: simplify WQ_HIGHPRI handling in struct btrfs_workqueue

Just let the one caller that wants optional WQ_HIGHPRI handling allocate
a separate btrfs_workqueue for that.  This allows to rename struct
__btrfs_workqueue to btrfs_workqueue, remove a pointer indirection and
separate allocation for all btrfs_workqueue users and generally simplify
the code.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: enable subpage support for RAID56
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:31 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: enable subpage support for RAID56

Now the btrfs RAID56 infrastructure has migrated to use sector_ptr
interface, it should be safe to enable subpage support for RAID56.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make alloc_rbio_essential_pages() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:30 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make alloc_rbio_essential_pages() subpage compatible

The non-compatible part is only the bitmap iteration part, now the
bitmap size is extended to rbio::stripe_nsectors, not the old
rbio::stripe_npages.

Since we're here, also slightly improve the function by:

- Rename @i to @stripe
- Rename @bit to @sectornr
- Move @page and @index into the inner loop

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make steal_rbio() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:29 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make steal_rbio() subpage compatible

Function steal_rbio() will take all the uptodate pages from the source
rbio to destination rbio.

With the new stripe_sectors[] array, we also need to do the extra check:

- Check sector::flags to make sure the full page is uptodate
  Now we don't use PageUptodate flag for subpage cases to indicate
  if the page is uptodate.

  Instead we need to check all the sectors belong to the page to be sure
  about whether it's full page uptodate.

  So here we introduce a new helper, full_page_sectors_uptodate() to do
  the check.

- Update rbio::stripe_sectors[] to use the new page pointer
  We only need to change the page pointer, no need to change anything
  else.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make set_bio_pages_uptodate() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:28 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make set_bio_pages_uptodate() subpage compatible

Unlike previous code, we can not directly set PageUptodate for stripe
pages now.  Instead we have to iterate through all the sectors and set
SECTOR_UPTODATE flag there.

Introduce a new helper find_stripe_sector(), to do the work.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: remove btrfs_raid_bio::bio_pages array
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:27 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: remove btrfs_raid_bio::bio_pages array

The functionality is completely replaced by the new bio_sectors member,
now it's time to remove the old member.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make raid56_add_scrub_pages() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:26 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make raid56_add_scrub_pages() subpage compatible

This requires one extra parameter @pgoff for the function.

In the current code base, scrub is still one page per sector, thus the
new parameter will always be 0.

It needs the extra subpage scrub optimization code to fully take
advantage.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: open code rbio_stripe_page_index()
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:25 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: open code rbio_stripe_page_index()

There is only one caller for that helper now, and we're definitely fine
to open-code it.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make finish_rmw() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:24 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make finish_rmw() subpage compatible

With this function converted to subpage compatible sector interfaces,
the following helper functions can be removed:

- rbio_stripe_page()
- rbio_pstripe_page()
- rbio_qstripe_page()
- page_in_rbio()

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make __raid_recover_endio_io() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:23 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make __raid_recover_endio_io() subpage compatible

This involves:

- Use sector_ptr interface to grab the pointers

- Add sector->pgoff to pointers[]

- Rebuild data using sectorsize instead of PAGE_SIZE

- Use memcpy() to replace copy_page()

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make finish_parity_scrub() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:22 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make finish_parity_scrub() subpage compatible

The core is to convert direct page usage into sector_ptr usage, and
use memcpy() to replace copy_page().

For pointers usage, we need to convert it to kmap_local_page() +
sector->pgoff.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make rbio_add_io_page() subpage compatible
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:21 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make rbio_add_io_page() subpage compatible

Make rbio_add_io_page() subpage compatible, which involves:

- Rename rbio_add_io_page() to rbio_add_io_sector()
  Although we still rely on PAGE_SIZE == sectorsize, so add a new
  ASSERT() inside rbio_add_io_sector() to make sure all pgoff is 0.

- Introduce rbio_stripe_sector() helper
  The equivalent of rbio_stripe_page().

  This new helper has extra ASSERT()s to validate the stripe and sector
  number.

- Introduce sector_in_rbio() helper
  The equivalent of page_in_rbio().

- Rename @pagenr variables to @sectornr

- Use rbio::stripe_nsectors when iterating the bitmap

Please note that, this only changes the interface, the bios are still
using full page for IO.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: introduce btrfs_raid_bio::bio_sectors
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:20 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: introduce btrfs_raid_bio::bio_sectors

This new member is going to fully replace bio_pages in the future, but
for now let's keep them co-exist, until the full switch is done.

Currently cache_rbio_pages() and index_rbio_pages() will also populate
the new array.

And cache_rbio_pages() need to record which sectors are uptodate, so we
also need to introduce sector_ptr::uptodate bit.

To avoid extra memory usage, we let the new @uptodate bit to share bits
with @pgoff.  Now pgoff only has at most 31 bits, which is already more
than enough, as even for 256K page size, we only need 18 bits.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: introduce btrfs_raid_bio::stripe_sectors
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:19 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: introduce btrfs_raid_bio::stripe_sectors

The new member is an array of sector_ptr pointers, they will represent
all sectors inside a full stripe (including P/Q).

They co-operate with btrfs_raid_bio::stripe_pages:

stripe_pages:   | Page 0, range [0, 64K)   | Page 1 ...
stripe_sectors: |  |  | ...             |  |
                |  |                    \- sector 15, page 0, pgoff=60K
                |  \- sector 1, page 0, pgoff=4K
                \---- sector 0, page 0, pfoff=0

With such structure, we can represent subpage sectors without using
extra pages.

Here we introduce a new helper, index_stripe_sectors(), to update
stripe_sectors[] to point to correct page and pgoff.

So every time rbio::stripe_pages[] pointer gets updated, the new helper
should be called.

The following functions have to call the new helper:

- steal_rbio()
- alloc_rbio_pages()
- alloc_rbio_parity_pages()
- alloc_rbio_essential_pages()

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: introduce new cached members for btrfs_raid_bio
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:18 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: introduce new cached members for btrfs_raid_bio

The new members are all related to number of sectors, but the existing
number of pages members are kept as is:

- nr_sectors
  Total sectors of the full stripe including P/Q.

- stripe_nsectors
  The sectors of a single stripe.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: make btrfs_raid_bio more compact
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:17 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: make btrfs_raid_bio more compact

There are a lot of members using much larger type in btrfs_raid_bio than
necessary, like nr_pages which represents the total number of a full
stripe.

Instead of int (which is at least 32bits), u16 is already enough
(max stripe length will be 256MiB, already beyond current RAID56 device
number limit).

So this patch will reduce the width of the following members:

- stripe_len to u32
- nr_pages to u16
- nr_data to u8
- real_stripes to u8
- scrubp to u8
- faila/b to s8
  As -1 is used to indicate no corruption

This will slightly reduce the size of btrfs_raid_bio from 272 bytes to
256 bytes, reducing 16 bytes usage.

But please note that, when using btrfs_raid_bio, we allocate extra space
for it to cover various pointer array, so the reduce memory is not
really a big saving overall.

As we're here modifying the comments already, update existing comments
to current code standard.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: raid56: open code rbio_nr_pages()
Qu Wenruo [Fri, 1 Apr 2022 11:23:16 +0000 (19:23 +0800)]
btrfs: raid56: open code rbio_nr_pages()

The function rbio_nr_pages() is only called once inside alloc_rbio(),
there is no reason to make it dedicated helper.

Furthermore, the return type doesn't match, the function return "unsigned
long" which may not be necessary, while the only caller only uses "int".

Since we're doing cleaning up here, also fix the type to "const unsigned
int" for all involved local variables.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: reduce width for stripe_len from u64 to u32
Qu Wenruo [Tue, 12 Apr 2022 09:32:51 +0000 (17:32 +0800)]
btrfs: reduce width for stripe_len from u64 to u32

Currently btrfs uses fixed stripe length (64K), thus u32 is wide enough
for the usage.

Furthermore, even in the future we choose to enlarge stripe length to
larger values, I don't believe we would want stripe as large as 4G or
larger.

So this patch will reduce the width for all in-memory structures and
parameters, this involves:

- RAID56 related function argument lists
  This allows us to do direct division related to stripe_len.
  Although we will use bits shift to replace the division anyway.

- btrfs_io_geometry structure
  This involves one change to simplify the calculation of both @stripe_nr
  and @stripe_offset, using div64_u64_rem().
  And add extra sanity check to make sure @stripe_offset is always small
  enough for u32.

  This saves 8 bytes for the structure.

- map_lookup structure
  This convert @stripe_len to u32, which saves 8 bytes. (saved 4 bytes,
  and removed a 4-bytes hole)

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: do not return errors from submit_bio_hook_t instances
Christoph Hellwig [Fri, 15 Apr 2022 14:33:28 +0000 (16:33 +0200)]
btrfs: do not return errors from submit_bio_hook_t instances

Both btrfs_repair_one_sector and submit_bio_one as the direct caller of
one of the instances ignore errors as they expect the methods themselves
to call ->bi_end_io on error.  Remove the unused and dangerous return
value.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: do not return errors from btrfs_submit_compressed_read
Christoph Hellwig [Fri, 15 Apr 2022 14:33:27 +0000 (16:33 +0200)]
btrfs: do not return errors from btrfs_submit_compressed_read

btrfs_submit_compressed_read already calls ->bi_end_io on error and
the caller must ignore the return value, so remove it.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: do not return errors from btrfs_submit_metadata_bio
Christoph Hellwig [Fri, 15 Apr 2022 14:33:26 +0000 (16:33 +0200)]
btrfs: do not return errors from btrfs_submit_metadata_bio

btrfs_submit_metadata_bio already calls ->bi_end_io on error and the
caller must ignore the return value, so remove it.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove unused bio_flags argument to btrfs_submit_metadata_bio
Christoph Hellwig [Fri, 15 Apr 2022 14:33:25 +0000 (16:33 +0200)]
btrfs: remove unused bio_flags argument to btrfs_submit_metadata_bio

This argument is unused since commit 953651eb308f ("btrfs: factor out
helper adding a page to bio") and commit 1b36294a6cd5 ("btrfs: call
submit_bio_hook directly for metadata pages") reworked the way metadata
bio submission is handled.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: move btrfs_readpage to extent_io.c
Christoph Hellwig [Fri, 15 Apr 2022 14:33:24 +0000 (16:33 +0200)]
btrfs: move btrfs_readpage to extent_io.c

Keep btrfs_readpage next to btrfs_do_readpage and the other address
space operations.  This allows to keep submit_one_bio and
struct btrfs_bio_ctrl file local in extent_io.c.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: repair super block num_devices automatically
Qu Wenruo [Mon, 28 Feb 2022 07:05:53 +0000 (15:05 +0800)]
btrfs: repair super block num_devices automatically

[BUG]
There is a report that a btrfs has a bad super block num devices.

This makes btrfs to reject the fs completely.

  BTRFS error (device sdd3): super_num_devices 3 mismatch with num_devices 2 found here
  BTRFS error (device sdd3): failed to read chunk tree: -22
  BTRFS error (device sdd3): open_ctree failed

[CAUSE]
During btrfs device removal, chunk tree and super block num devs are
updated in two different transactions:

  btrfs_rm_device()
  |- btrfs_rm_dev_item(device)
  |  |- trans = btrfs_start_transaction()
  |  |  Now we got transaction X
  |  |
  |  |- btrfs_del_item()
  |  |  Now device item is removed from chunk tree
  |  |
  |  |- btrfs_commit_transaction()
  |     Transaction X got committed, super num devs untouched,
  |     but device item removed from chunk tree.
  |     (AKA, super num devs is already incorrect)
  |
  |- cur_devices->num_devices--;
  |- cur_devices->total_devices--;
  |- btrfs_set_super_num_devices()
     All those operations are not in transaction X, thus it will
     only be written back to disk in next transaction.

So after the transaction X in btrfs_rm_dev_item() committed, but before
transaction X+1 (which can be minutes away), a power loss happen, then
we got the super num mismatch.

This has been fixed by commit bbac58698a55 ("btrfs: remove device item
and update super block in the same transaction").

[FIX]
Make the super_num_devices check less strict, converting it from a hard
error to a warning, and reset the value to a correct one for the current
or next transaction commit.

As the number of device items is the critical information where the
super block num_devices is only a cached value (and also useful for
cross checking), it's safe to automatically update it. Other device
related problems like missing device are handled after that and may
require other means to resolve, like degraded mount. With this fix,
potentially affected filesystems won't fail mount and require the manual
repair by btrfs check.

Reported-by: Luca Béla Palkovics <luca.bela.palkovics@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/linux-btrfs/CA+8xDSpvdm_U0QLBAnrH=zqDq_cWCOH5TiV46CKmp3igr44okQ@mail.gmail.com/
CC: stable@vger.kernel.org # 4.14+
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: do not pass compressed_bio to submit_compressed_bio()
Goldwyn Rodrigues [Thu, 14 Apr 2022 02:11:07 +0000 (21:11 -0500)]
btrfs: do not pass compressed_bio to submit_compressed_bio()

Parameter struct compressed_bio is not used by the function
submit_compressed_bio(). Remove it.

Signed-off-by: Goldwyn Rodrigues <rgoldwyn@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: avoid double search for block group during NOCOW writes
Filipe Manana [Wed, 13 Apr 2022 15:20:43 +0000 (16:20 +0100)]
btrfs: avoid double search for block group during NOCOW writes

When doing a NOCOW write, either through direct IO or buffered IO, we do
two lookups for the block group that contains the target extent: once
when we call btrfs_inc_nocow_writers() and then later again when we call
btrfs_dec_nocow_writers() after creating the ordered extent.

The lookups require taking a lock and navigating the red black tree used
to track all block groups, which can take a non-negligible amount of time
for a large filesystem with thousands of block groups, as well as lock
contention and cache line bouncing.

Improve on this by having a single block group search: making
btrfs_inc_nocow_writers() return the block group to its caller and then
have the caller pass that block group to btrfs_dec_nocow_writers().

This is part of a patchset comprised of the following patches:

  btrfs: remove search start argument from first_logical_byte()
  btrfs: use rbtree with leftmost node cached for tracking lowest block group
  btrfs: use a read/write lock for protecting the block groups tree
  btrfs: return block group directly at btrfs_next_block_group()
  btrfs: avoid double search for block group during NOCOW writes

The following test was used to test these changes from a performance
perspective:

   $ cat test.sh
   #!/bin/bash

   modprobe null_blk nr_devices=0

   NULL_DEV_PATH=/sys/kernel/config/nullb/nullb0
   mkdir $NULL_DEV_PATH
   if [ $? -ne 0 ]; then
       echo "Failed to create nullb0 directory."
       exit 1
   fi
   echo 2 > $NULL_DEV_PATH/submit_queues
   echo 16384 > $NULL_DEV_PATH/size # 16G
   echo 1 > $NULL_DEV_PATH/memory_backed
   echo 1 > $NULL_DEV_PATH/power

   DEV=/dev/nullb0
   MNT=/mnt/nullb0
   LOOP_MNT="$MNT/loop"
   MOUNT_OPTIONS="-o ssd -o nodatacow"
   MKFS_OPTIONS="-R free-space-tree -O no-holes"

   cat <<EOF > /tmp/fio-job.ini
   [io_uring_writes]
   rw=randwrite
   fsync=0
   fallocate=posix
   group_reporting=1
   direct=1
   ioengine=io_uring
   iodepth=64
   bs=64k
   filesize=1g
   runtime=300
   time_based
   directory=$LOOP_MNT
   numjobs=8
   thread
   EOF

   echo performance | \
       tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

   echo
   echo "Using config:"
   echo
   cat /tmp/fio-job.ini
   echo

   umount $MNT &> /dev/null
   mkfs.btrfs -f $MKFS_OPTIONS $DEV &> /dev/null
   mount $MOUNT_OPTIONS $DEV $MNT

   mkdir $LOOP_MNT

   truncate -s 4T $MNT/loopfile
   mkfs.btrfs -f $MKFS_OPTIONS $MNT/loopfile &> /dev/null
   mount $MOUNT_OPTIONS $MNT/loopfile $LOOP_MNT

   # Trigger the allocation of about 3500 data block groups, without
   # actually consuming space on underlying filesystem, just to make
   # the tree of block group large.
   fallocate -l 3500G $LOOP_MNT/filler

   fio /tmp/fio-job.ini

   umount $LOOP_MNT
   umount $MNT

   echo 0 > $NULL_DEV_PATH/power
   rmdir $NULL_DEV_PATH

The test was run on a non-debug kernel (Debian's default kernel config),
the result were the following.

Before patchset:

  WRITE: bw=1455MiB/s (1526MB/s), 1455MiB/s-1455MiB/s (1526MB/s-1526MB/s), io=426GiB (458GB), run=300006-300006msec

After patchset:

  WRITE: bw=1503MiB/s (1577MB/s), 1503MiB/s-1503MiB/s (1577MB/s-1577MB/s), io=440GiB (473GB), run=300006-300006msec

  +3.3% write throughput and +3.3% IO done in the same time period.

The test has somewhat limited coverage scope, as with only NOCOW writes
we get less contention on the red black tree of block groups, since we
don't have the extra contention caused by COW writes, namely when
allocating data extents, pinning and unpinning data extents, but on the
hand there's access to tree in the NOCOW path, when incrementing a block
group's number of NOCOW writers.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: return block group directly at btrfs_next_block_group()
Filipe Manana [Wed, 13 Apr 2022 15:20:42 +0000 (16:20 +0100)]
btrfs: return block group directly at btrfs_next_block_group()

At btrfs_next_block_group(), we have this long line with two statements:

  cache = btrfs_lookup_first_block_group(...); return cache;

This makes it a bit harder to read due to two statements on the same
line, so change that to directly return the result of the call to
btrfs_lookup_first_block_group().

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use a read/write lock for protecting the block groups tree
Filipe Manana [Wed, 13 Apr 2022 15:20:41 +0000 (16:20 +0100)]
btrfs: use a read/write lock for protecting the block groups tree

Currently we use a spin lock to protect the red black tree that we use to
track block groups. Most accesses to that tree are actually read only and
for large filesystems, with thousands of block groups, it actually has
a bad impact on performance, as concurrent read only searches on the tree
are serialized.

Read only searches on the tree are very frequent and done when:

1) Pinning and unpinning extents, as we need to lookup the respective
   block group from the tree;

2) Freeing the last reference of a tree block, regardless if we pin the
   underlying extent or add it back to free space cache/tree;

3) During NOCOW writes, both buffered IO and direct IO, we need to check
   if the block group that contains an extent is read only or not and to
   increment the number of NOCOW writers in the block group. For those
   operations we need to search for the block group in the tree.
   Similarly, after creating the ordered extent for the NOCOW write, we
   need to decrement the number of NOCOW writers from the same block
   group, which requires searching for it in the tree;

4) Decreasing the number of extent reservations in a block group;

5) When allocating extents and freeing reserved extents;

6) Adding and removing free space to the free space tree;

7) When releasing delalloc bytes during ordered extent completion;

8) When relocating a block group;

9) During fitrim, to iterate over the block groups;

10) etc;

Write accesses to the tree, to add or remove block groups, are much less
frequent as they happen only when allocating a new block group or when
deleting a block group.

We also use the same spin lock to protect the list of currently caching
block groups. Additions to this list are made when we need to cache a
block group, because we don't have a free space cache for it (or we have
but it's invalid), and removals from this list are done when caching of
the block group's free space finishes. These cases are also not very
common, but when they happen, they happen only once when the filesystem
is mounted.

So switch the lock that protects the tree of block groups from a spinning
lock to a read/write lock.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use rbtree with leftmost node cached for tracking lowest block group
Filipe Manana [Wed, 13 Apr 2022 15:20:40 +0000 (16:20 +0100)]
btrfs: use rbtree with leftmost node cached for tracking lowest block group

We keep track of the start offset of the block group with the lowest start
offset at fs_info->first_logical_byte. This requires explicitly updating
that field every time we add, delete or lookup a block group to/from the
red black tree at fs_info->block_group_cache_tree.

Since the block group with the lowest start address happens to always be
the one that is the leftmost node of the tree, we can use a red black tree
that caches the left most node. Then when we need the start address of
that block group, we can just quickly get the leftmost node in the tree
and extract the start offset of that node's block group. This avoids the
need to explicitly keep track of that address in the dedicated member
fs_info->first_logical_byte, and it also allows the next patch in the
series to switch the lock that protects the red black tree from a spin
lock to a read/write lock - without this change it would be tricky
because block group searches also update fs_info->first_logical_byte.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove search start argument from first_logical_byte()
Filipe Manana [Wed, 13 Apr 2022 15:20:39 +0000 (16:20 +0100)]
btrfs: remove search start argument from first_logical_byte()

The search start argument passed to first_logical_byte() is always 0, as
we always want to get the logical start address of the block group with
the lowest logical start address. So remove it, as not only it is not
necessary, it also makes the following patches that change the lock that
protects the red black tree of block groups from a spin lock to a
read/write lock.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: return correct error number for __extent_writepage_io()
Qu Wenruo [Tue, 12 Apr 2022 12:30:15 +0000 (20:30 +0800)]
btrfs: return correct error number for __extent_writepage_io()

[BUG]
If we hit an error from submit_extent_page() inside
__extent_writepage_io(), we could still return 0 to the caller, and
even trigger the warning in btrfs_page_assert_not_dirty().

[CAUSE]
In __extent_writepage_io(), if we hit an error from
submit_extent_page(), we will just clean up the range and continue.

This is completely fine for regular PAGE_SIZE == sectorsize, as we can
only hit one sector in one page, thus after the error we're ensured to
exit and @ret will be saved.

But for subpage case, we may have other dirty subpage range in the page,
and in the next loop, we may succeeded submitting the next range.

In that case, @ret will be overwritten, and we return 0 to the caller,
while we have hit some error.

[FIX]
Introduce @has_error and @saved_ret to record the first error we hit, so
we will never forget what error we hit.

CC: stable@vger.kernel.org # 5.15+
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: fix the error handling for submit_extent_page() for btrfs_do_readpage()
Qu Wenruo [Tue, 12 Apr 2022 12:30:14 +0000 (20:30 +0800)]
btrfs: fix the error handling for submit_extent_page() for btrfs_do_readpage()

[BUG]
Test case generic/475 have a very high chance (almost 100%) to hit a fs
hang, where a data page will never be unlocked and hang all later
operations.

[CAUSE]
In btrfs_do_readpage(), if we hit an error from submit_extent_page() we
will try to do the cleanup for our current io range, and exit.

This works fine for PAGE_SIZE == sectorsize cases, but not for subpage.

For subpage btrfs_do_readpage() will lock the full page first, which can
contain several different sectors and extents:

 btrfs_do_readpage()
 |- begin_page_read()
 |  |- btrfs_subpage_start_reader();
 |     Now the page will have PAGE_SIZE / sectorsize reader pending,
 |     and the page is locked.
 |
 |- end_page_read() for different branches
 |  This function will reduce subpage readers, and when readers
 |  reach 0, it will unlock the page.

But when submit_extent_page() failed, we only cleanup the current
io range, while the remaining io range will never be cleaned up, and the
page remains locked forever.

[FIX]
Update the error handling of submit_extent_page() to cleanup all the
remaining subpage range before exiting the loop.

Please note that, now submit_extent_page() can only fail due to
sanity check in alloc_new_bio().

Thus regular IO errors are impossible to trigger the error path.

CC: stable@vger.kernel.org # 5.15+
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: avoid double clean up when submit_one_bio() failed
Qu Wenruo [Tue, 12 Apr 2022 12:30:13 +0000 (20:30 +0800)]
btrfs: avoid double clean up when submit_one_bio() failed

[BUG]
When running generic/475 with 64K page size and 4K sector size, it has a
very high chance (almost 100%) to hang, with mostly data page locked but
no one is going to unlock it.

[CAUSE]
With commit 1784b7d502a9 ("btrfs: handle csum lookup errors properly on
reads"), if we failed to lookup checksum due to metadata IO error, we
will return error for btrfs_submit_data_bio().

This will cause the page to be unlocked twice in btrfs_do_readpage():

 btrfs_do_readpage()
 |- submit_extent_page()
 |  |- submit_one_bio()
 |     |- btrfs_submit_data_bio()
 |        |- if (ret) {
 |        |-     bio->bi_status = ret;
 |        |-     bio_endio(bio); }
 |               In the endio function, we will call end_page_read()
 |               and unlock_extent() to cleanup the subpage range.
 |
 |- if (ret) {
 |-        unlock_extent(); end_page_read() }
           Here we unlock the extent and cleanup the subpage range
           again.

For unlock_extent(), it's mostly double unlock safe.

But for end_page_read(), it's not, especially for subpage case,
as for subpage case we will call btrfs_subpage_end_reader() to reduce
the reader number, and use that to number to determine if we need to
unlock the full page.

If double accounted, it can underflow the number and leave the page
locked without anyone to unlock it.

[FIX]
The commit 1784b7d502a9 ("btrfs: handle csum lookup errors properly on
reads") itself is completely fine, it's our existing code not properly
handling the error from bio submission hook properly.

This patch will make submit_one_bio() to return void so that the callers
will never be able to do cleanup when bio submission hook fails.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use non-bh spin_lock in zstd timer callback
Schspa Shi [Mon, 11 Apr 2022 15:55:41 +0000 (23:55 +0800)]
btrfs: use non-bh spin_lock in zstd timer callback

This is an optimization for fix fee13fe96529 ("btrfs: correct zstd
workspace manager lock to use spin_lock_bh()")

The critical region for wsm.lock is only accessed by the process context and
the softirq context.

Because in the soft interrupt, the critical section will not be
preempted by the soft interrupt again, there is no need to call
spin_lock_bh(&wsm.lock) to turn off the soft interrupt,
spin_lock(&wsm.lock) is enough for this situation.

Signed-off-by: Schspa Shi <schspa@gmail.com>
[ minor comment update ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use BTRFS_DIR_START_INDEX at btrfs_create_new_inode()
Filipe Manana [Wed, 13 Apr 2022 15:20:21 +0000 (16:20 +0100)]
btrfs: use BTRFS_DIR_START_INDEX at btrfs_create_new_inode()

We are still using the magic value of 2 at btrfs_create_new_inode(), but
there's now a constant for that, named BTRFS_DIR_START_INDEX, which was
introduced in commit 528ee697126fd ("btrfs: put initial index value of a
directory in a constant"). So change that to use the constant.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: simplify parameters of submit_read_repair() and rename
Qu Wenruo [Mon, 21 Mar 2022 05:48:42 +0000 (13:48 +0800)]
btrfs: simplify parameters of submit_read_repair() and rename

Cleanup the function submit_read_repair() by:

- Remove the fixed argument submit_bio_hook()
  The function is only called on buffered data read path, so the
  @submit_bio_hook argument is always btrfs_submit_data_bio().

  Since it's fixed, then there is no need to pass that argument at all.

- Rename the function to submit_data_read_repair()
  Just to be more explicit on all the 3 things, data, read and repair.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove the zoned/zone_size union in struct btrfs_fs_info
Christoph Hellwig [Thu, 24 Mar 2022 16:52:09 +0000 (17:52 +0100)]
btrfs: remove the zoned/zone_size union in struct btrfs_fs_info

Reading a value from a different member of a union is not just a great
way to obfuscate code, but also creates an aliasing violation.  Switch
btrfs_is_zoned to look at ->zone_size and remove the union.

Note: union was to simplify the detection of zoned filesystem but now
this is wrapped behind btrfs_is_zoned so we can drop the union.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Naohiro Aota <naohiro.aota@wdc.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ add note ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove unnecessary check of iput argument
Lv Ruyi [Mon, 11 Apr 2022 03:22:52 +0000 (03:22 +0000)]
btrfs: remove unnecessary check of iput argument

iput() already handles NULL and non-NULL parameter, so it is not needed
to check that. This unifies all iput calls.

Reported-by: Zeal Robot <zealci@zte.com.cn>
Signed-off-by: Lv Ruyi <lv.ruyi@zte.com.cn>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: stop using the btrfs_bio saved iter in index_rbio_pages
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:28 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: stop using the btrfs_bio saved iter in index_rbio_pages

The bios added to ->bio_list are the original bios fed into
btrfs_map_bio, which are never advanced.  Just use the iter in the
bio itself.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: don't allocate a btrfs_bio for scrub bios
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:27 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: don't allocate a btrfs_bio for scrub bios

All the scrub bios go straight to the block device or the raid56 code,
none of which looks at the btrfs_bio.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: don't allocate a btrfs_bio for raid56 per-stripe bios
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:26 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: don't allocate a btrfs_bio for raid56 per-stripe bios

Except for the spurious initialization of ->device just after allocation
nothing uses the btrfs_bio, so just allocate a normal bio without extra
data.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: pass bio opf to rbio_add_io_page
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:25 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: pass bio opf to rbio_add_io_page

Prepare for further refactoring by moving this initialization to a
single place instead of setting it in the callers.

Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: pass a block_device to btrfs_bio_clone
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:24 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: pass a block_device to btrfs_bio_clone

Pass the block_device to bio_alloc_clone instead of setting it later.

Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: move the call to bio_set_dev out of submit_stripe_bio
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:23 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: move the call to bio_set_dev out of submit_stripe_bio

Prepare for additional refactoring, btrfs_map_bio is direct caller of
submit_stripe_bio.

Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use on-stack bio in scrub_repair_page_from_good_copy
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:22 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: use on-stack bio in scrub_repair_page_from_good_copy

The I/O in repair_io_failue is synchronous and doesn't need a btrfs_bio,
so just use an on-stack bio.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use on-stack bio in scrub_recheck_block
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:21 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: use on-stack bio in scrub_recheck_block

The I/O in repair_io_failue is synchronous and doesn't need a btrfs_bio,
so just use an on-stack bio.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use on-stack bio in repair_io_failure
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:20 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: use on-stack bio in repair_io_failure

The I/O in repair_io_failue is synchronous and doesn't need a btrfs_bio,
so just use an on-stack bio.  Also cleanup the error handling to use goto
labels and not discard the actual return values.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: check-integrity: simplify bio allocation in btrfsic_read_block
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:19 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: check-integrity: simplify bio allocation in btrfsic_read_block

btrfsic_read_block does not need the btrfs_bio structure, so switch to
plain bio_alloc (that also does not fail as it's backed by a bioset).

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: check-integrity: split submit_bio from btrfsic checking
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:18 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: check-integrity: split submit_bio from btrfsic checking

Require a separate call to the integrity checking helpers from the
actual bio submission.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: factor check and flush helpers from __btrfsic_submit_bio
Christoph Hellwig [Mon, 4 Apr 2022 04:45:17 +0000 (06:45 +0200)]
btrfs: factor check and flush helpers from __btrfsic_submit_bio

Split out two helpers to make __btrfsic_submit_bio more readable.

Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: zoned: make auto-reclaim less aggressive
Johannes Thumshirn [Tue, 29 Mar 2022 08:56:09 +0000 (01:56 -0700)]
btrfs: zoned: make auto-reclaim less aggressive

The current auto-reclaim algorithm starts reclaiming all block groups
with a zone_unusable value above a configured threshold. This is causing
a lot of reclaim IO even if there would be enough free zones on the
device.

Instead of only accounting a block groups zone_unusable value, also take
the ratio of free and not usable (written as well as zone_unusable)
bytes a device has into account.

Tested-by: Pankaj Raghav <p.raghav@samsung.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: change the bg_reclaim_threshold valid region from 0 to 100
Josef Bacik [Tue, 29 Mar 2022 08:56:08 +0000 (01:56 -0700)]
btrfs: change the bg_reclaim_threshold valid region from 0 to 100

For the non-zoned case we may want to set the threshold for reclaim to
something below 50%.  Change the acceptable threshold from 50-100 to
0-100.

Tested-by: Pankaj Raghav <p.raghav@samsung.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: allow block group background reclaim for non-zoned filesystems
Josef Bacik [Tue, 29 Mar 2022 08:56:07 +0000 (01:56 -0700)]
btrfs: allow block group background reclaim for non-zoned filesystems

This will allow us to set a threshold for block groups to be
automatically relocated even if we don't have zoned devices.

We have found this feature invaluable at Facebook due to how our
workload interacts with the allocator.  We have been using this in
production for months with only a single problem that has already been
fixed.

Tested-by: Pankaj Raghav <p.raghav@samsung.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: make the bg_reclaim_threshold per-space info
Josef Bacik [Tue, 29 Mar 2022 08:56:06 +0000 (01:56 -0700)]
btrfs: make the bg_reclaim_threshold per-space info

For non-zoned file systems it's useful to have the auto reclaim feature,
however there are different use cases for non-zoned, for example we may
not want to reclaim metadata chunks ever, only data chunks.  Move this
sysfs flag to per-space_info.  This won't affect current users because
this tunable only ever did anything for zoned, and that is currently
hidden behind BTRFS_CONFIG_DEBUG.

Tested-by: Pankaj Raghav <p.raghav@samsung.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
[ jth restore global bg_reclaim_threshold ]
Signed-off-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: do not test for free space inode during NOCOW check against file extent
Filipe Manana [Wed, 30 Mar 2022 14:31:07 +0000 (15:31 +0100)]
btrfs: do not test for free space inode during NOCOW check against file extent

When checking if we can do a NOCOW write against a range covered by a file
extent item, we do a quick a check to determine if the inode's root was
snapshotted in a generation older than the generation of the file extent
item or not. This is to quickly determine if the extent is likely shared
and avoid the expensive check for cross references (this was added in
commit 78d4295b1eeed4 ("btrfs: lift some btrfs_cross_ref_exist checks in
nocow path").

We restrict that check to the case where the inode is not a free space
inode (since commit 27a7ff554e8d34 ("btrfs: skip file_extent generation
check for free_space_inode in run_delalloc_nocow")). That is because when
we had the inode cache feature, inode caches were backed by a free space
inode that belonged to the inode's root.

However we don't have support for the inode cache feature since kernel
5.11, so we don't need this check anymore since free space inodes are
now always related to free space caches, which are always associated to
the root tree (which can't be snapshotted, and its last_snapshot field
is always 0).

So remove that condition.

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: move common NOCOW checks against a file extent into a helper
Filipe Manana [Wed, 30 Mar 2022 14:31:06 +0000 (15:31 +0100)]
btrfs: move common NOCOW checks against a file extent into a helper

Verifying if we can do a NOCOW write against a range fully or partially
covered by a file extent item requires verifying several constraints, and
these are currently duplicated at two different places: can_nocow_extent()
and run_delalloc_nocow().

This change moves those checks into a common helper function to avoid
duplication. It adds some comments and also preserves all existing
behaviour like for example can_nocow_extent() treating errors from the
calls to btrfs_cross_ref_exist() and csum_exist_in_range() as meaning
we can not NOCOW, instead of propagating the error back to the caller.
That specific behaviour is questionable but also reasonable to some
degree.

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: wait between incomplete batch memory allocations
Sweet Tea Dorminy [Wed, 6 Apr 2022 18:24:18 +0000 (14:24 -0400)]
btrfs: wait between incomplete batch memory allocations

When allocating memory in a loop, each iteration should call
memalloc_retry_wait() in order to prevent starving memory-freeing
processes (and to mark where allocation loops are). Other filesystems do
that as well.

The bulk page allocation is the only place in btrfs with an allocation
retry loop, so add an appropriate call to it.

Signed-off-by: Sweet Tea Dorminy <sweettea-kernel@dorminy.me>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: allocate page arrays using bulk page allocator
Sweet Tea Dorminy [Wed, 30 Mar 2022 20:11:23 +0000 (16:11 -0400)]
btrfs: allocate page arrays using bulk page allocator

While calling alloc_page() in a loop is an effective way to populate an
array of pages, the MM subsystem provides a method to allocate pages in
bulk.  alloc_pages_bulk_array() populates the NULL slots in a page
array, trying to grab more than one page at a time.

Unfortunately, it doesn't guarantee allocating all slots in the array,
but it's easy to call it in a loop and return an error if no progress
occurs.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Sweet Tea Dorminy <sweettea-kernel@dorminy.me>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: factor out allocating an array of pages
Sweet Tea Dorminy [Wed, 30 Mar 2022 20:11:22 +0000 (16:11 -0400)]
btrfs: factor out allocating an array of pages

Several functions currently populate an array of page pointers one
allocated page at a time. Factor out the common code so as to allow
improvements to all of the sites at once.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: Sweet Tea Dorminy <sweettea-kernel@dorminy.me>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove unnecessary type casts
Yu Zhe [Thu, 31 Mar 2022 10:34:08 +0000 (03:34 -0700)]
btrfs: remove unnecessary type casts

Explicit type casts are not necessary when it's void* to another pointer
type.

Signed-off-by: Yu Zhe <yuzhe@nfschina.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: expand subpage support to any PAGE_SIZE > 4K
Qu Wenruo [Thu, 13 Jan 2022 05:22:10 +0000 (13:22 +0800)]
btrfs: expand subpage support to any PAGE_SIZE > 4K

With the recent change in metadata handling, we can handle metadata in
the following cases:

- nodesize < PAGE_SIZE and sectorsize < PAGE_SIZE
  Go subpage routine for both metadata and data.

- nodesize < PAGE_SIZE and sectorsize >= PAGE_SIZE
  Invalid case for now. As we require nodesize >= sectorsize.

- nodesize >= PAGE_SIZE and sectorsize < PAGE_SIZE
  Go subpage routine for data, but regular page routine for metadata.

- nodesize >= PAGE_SIZE and sectorsize >= PAGE_SIZE
  Go regular page routine for both metadata and data.

Now we can handle any sectorsize < PAGE_SIZE, plus the existing
sectorsize == PAGE_SIZE support.

But here we introduce an artificial limit, any PAGE_SIZE > 4K case, we
will only support 4K and PAGE_SIZE as sector size.

The idea here is to reduce the test combinations, and push 4K as the
default standard in the future.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: make nodesize >= PAGE_SIZE case to reuse the non-subpage routine
Qu Wenruo [Thu, 13 Jan 2022 05:22:09 +0000 (13:22 +0800)]
btrfs: make nodesize >= PAGE_SIZE case to reuse the non-subpage routine

The reason why we only support 64K page size for subpage is, for 64K
page size we can ensure no matter what the nodesize is, we can fit it
into one page.

When other page size come, especially like 16K, the limitation is a bit
limiting.

To remove such limitation, we allow nodesize >= PAGE_SIZE case to go the
non-subpage routine.  By this, we can allow 4K sectorsize on 16K page
size.

Although this introduces another smaller limitation, the metadata can
not cross page boundary, which is already met by most recent mkfs.

Another small improvement is, we can avoid the overhead for metadata if
nodesize >= PAGE_SIZE.
For 4K sector size and 64K page size/node size, or 4K sector size and
16K page size/node size, we don't need to allocate extra memory for the
metadata pages.

Please note that, this patch will not yet enable other page size support
yet.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: use dummy extent buffer for super block sys chunk array read
Qu Wenruo [Thu, 13 Jan 2022 05:22:08 +0000 (13:22 +0800)]
btrfs: use dummy extent buffer for super block sys chunk array read

In function btrfs_read_sys_array(), we allocate a real extent buffer
using btrfs_find_create_tree_block().

Such extent buffer will be even cached into buffer_radix tree, and using
btree inode address space.

However we only use such extent buffer to enable the accessors, thus we
don't even need to bother using real extent buffer, a dummy one is
what we really need.

And for dummy extent buffer, we no longer need to do any special
handling for the first page, as subpage helper is already doing it
properly.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: assert that relocation is protected with sb_start_write()
Naohiro Aota [Tue, 29 Mar 2022 06:56:00 +0000 (15:56 +0900)]
btrfs: assert that relocation is protected with sb_start_write()

Relocation of a data block group creates ordered extents. They can cause
a hang when a process is trying to thaw the filesystem.

We should have called sb_start_write(), so the filesystem is not being
frozen. Add an ASSERT to check it is protected.

Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Naohiro Aota <naohiro.aota@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agofs: add a lockdep check function for sb_start_write()
Naohiro Aota [Tue, 29 Mar 2022 06:55:59 +0000 (15:55 +0900)]
fs: add a lockdep check function for sb_start_write()

Add a function sb_write_started() to allow callers to verify if
sb_start_write() is properly called. It will be used for assertion in
btrfs.

Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Naohiro Aota <naohiro.aota@wdc.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: simplify code flow in btrfs_ioctl_balance
Nikolay Borisov [Wed, 30 Mar 2022 09:14:07 +0000 (12:14 +0300)]
btrfs: simplify code flow in btrfs_ioctl_balance

Move code in btrfs_ioctl_balance to simplify its flow. This is
possible thanks to the removal of balance v1 ioctl and ensuring 'arg'
argument is always present. First move the code duplicating the
userspace arg to the kernel 'barg'. This makes the out_unlock label
redundant.  Secondly, check the validity of bargs::flags before copying
to the dynamically allocated 'bctl'. This removes the need for the
out_bctl label.

Reviewed-by: Sweet Tea Dorminy <sweettea-kernel@dorminy.me>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: remove checks for arg argument in btrfs_ioctl_balance
Nikolay Borisov [Wed, 30 Mar 2022 09:14:06 +0000 (12:14 +0300)]
btrfs: remove checks for arg argument in btrfs_ioctl_balance

With the removal of balance v1 ioctl the 'arg' argument is guaranteed to
be present so simply remove all conditional code which checks for its
presence.

Reviewed-by: Sweet Tea Dorminy <sweettea-kernel@dorminy.me>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: replace memset with memzero_page in data checksum verification
Qu Wenruo [Fri, 25 Mar 2022 09:37:59 +0000 (17:37 +0800)]
btrfs: replace memset with memzero_page in data checksum verification

The original code resets the page to 0x1 for not apparent reason, it's
been like that since the initial 2007 code added in commit 07157aacb1ec
("Btrfs: Add file data csums back in via hooks in the extent map code").

It could mean that a failed buffer can be detected from the data but
that's just a guess and any value is good.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
[ update changelog ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: avoid blocking on space revervation when doing nowait dio writes
Filipe Manana [Wed, 23 Mar 2022 16:19:30 +0000 (16:19 +0000)]
btrfs: avoid blocking on space revervation when doing nowait dio writes

When doing a NOWAIT direct IO write, if we can NOCOW then it means we can
proceed with the non-blocking, NOWAIT path. However reserving the metadata
space and qgroup meta space can often result in blocking - flushing
delalloc, wait for ordered extents to complete, trigger transaction
commits, etc, going against the semantics of a NOWAIT write.

So make the NOWAIT write path to try to reserve all the metadata it needs
without resulting in a blocking behaviour - if we get -ENOSPC or -EDQUOT
then return -EAGAIN to make the caller fallback to a blocking direct IO
write.

This is part of a patchset comprised of the following patches:

  btrfs: avoid blocking on page locks with nowait dio on compressed range
  btrfs: avoid blocking nowait dio when locking file range
  btrfs: avoid double nocow check when doing nowait dio writes
  btrfs: stop allocating a path when checking if cross reference exists
  btrfs: free path at can_nocow_extent() before checking for checksum items
  btrfs: release path earlier at can_nocow_extent()
  btrfs: avoid blocking when allocating context for nowait dio read/write
  btrfs: avoid blocking on space revervation when doing nowait dio writes

The following test was run before and after applying this patchset:

  $ cat io-uring-nodatacow-test.sh
  #!/bin/bash

  DEV=/dev/sdc
  MNT=/mnt/sdc

  MOUNT_OPTIONS="-o ssd -o nodatacow"
  MKFS_OPTIONS="-R free-space-tree -O no-holes"

  NUM_JOBS=4
  FILE_SIZE=8G
  RUN_TIME=300

  cat <<EOF > /tmp/fio-job.ini
  [io_uring_rw]
  rw=randrw
  fsync=0
  fallocate=posix
  group_reporting=1
  direct=1
  ioengine=io_uring
  iodepth=64
  bssplit=4k/20:8k/20:16k/20:32k/10:64k/10:128k/5:256k/5:512k/5:1m/5
  filesize=$FILE_SIZE
  runtime=$RUN_TIME
  time_based
  filename=foobar
  directory=$MNT
  numjobs=$NUM_JOBS
  thread
  EOF

  echo performance | \
     tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

  umount $MNT &> /dev/null
  mkfs.btrfs -f $MKFS_OPTIONS $DEV &> /dev/null
  mount $MOUNT_OPTIONS $DEV $MNT

  fio /tmp/fio-job.ini

  umount $MNT

The test was run a 12 cores box with 64G of ram, using a non-debug kernel
config (Debian's default config) and a spinning disk.

Result before the patchset:

 READ: bw=407MiB/s (427MB/s), 407MiB/s-407MiB/s (427MB/s-427MB/s), io=119GiB (128GB), run=300175-300175msec
WRITE: bw=407MiB/s (427MB/s), 407MiB/s-407MiB/s (427MB/s-427MB/s), io=119GiB (128GB), run=300175-300175msec

Result after the patchset:

 READ: bw=436MiB/s (457MB/s), 436MiB/s-436MiB/s (457MB/s-457MB/s), io=128GiB (137GB), run=300044-300044msec
WRITE: bw=435MiB/s (456MB/s), 435MiB/s-435MiB/s (456MB/s-456MB/s), io=128GiB (137GB), run=300044-300044msec

That's about +7.2% throughput for reads and +6.9% for writes.

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: avoid blocking when allocating context for nowait dio read/write
Filipe Manana [Wed, 23 Mar 2022 16:19:29 +0000 (16:19 +0000)]
btrfs: avoid blocking when allocating context for nowait dio read/write

When doing a NOWAIT direct IO read/write, we allocate a context object
(struct btrfs_dio_data) with GFP_NOFS, which can result in blocking
waiting for memory allocation (GFP_NOFS is __GFP_RECLAIM | __GFP_IO).
This is undesirable for the NOWAIT semantics, so do the allocation with
GFP_NOWAIT if we are serving a NOWAIT request and if the allocation fails
return -EAGAIN, so that the caller can fallback to a blocking context and
retry with a non-blocking write.

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: release path earlier at can_nocow_extent()
Filipe Manana [Wed, 23 Mar 2022 16:19:28 +0000 (16:19 +0000)]
btrfs: release path earlier at can_nocow_extent()

At can_nocow_extent(), we are releasing the path only after checking if
the block group that has the target extent is read only, and after
checking if there's delalloc in the range in case our extent is a
preallocated extent. The read only extent check can be expensive if we
have a very large filesystem with many block groups, as well as the
check for delalloc in the inode's io_tree in case the io_tree is big
due to IO on other file ranges.

Our path is holding a read lock on a leaf and there's no need to keep
the lock while doing those two checks, so release the path before doing
them, immediately after the last use of the leaf.

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: free path at can_nocow_extent() before checking for checksum items
Filipe Manana [Wed, 23 Mar 2022 16:19:27 +0000 (16:19 +0000)]
btrfs: free path at can_nocow_extent() before checking for checksum items

When we look for checksum items, through csum_exist_in_range(), at
can_nocow_extent(), we no longer need the path that we have previously
allocated. Through csum_exist_in_range() -> btrfs_lookup_csums_range(),
we also end up allocating a path, so we are adding unnecessary extra
memory usage. So free the path before calling csum_exist_in_range().

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
2 years agobtrfs: stop allocating a path when checking if cross reference exists
Filipe Manana [Wed, 23 Mar 2022 16:19:26 +0000 (16:19 +0000)]
btrfs: stop allocating a path when checking if cross reference exists

At btrfs_cross_ref_exist() we always allocate a path, but we really don't
need to because all its callers (only 2) already have an allocated path
that is not being used when they call btrfs_cross_ref_exist(). So change
btrfs_cross_ref_exist() to take a path as an argument and update both
its callers to pass in the unused path they have when they call
btrfs_cross_ref_exist().

Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>