GNU Linux-libre 4.19.264-gnu1
[releases.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         xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
306         trace_xfs_reflink_cow_alloc(ip, &got);
307         return 0;
308 }
309
310 /* Convert part of an unwritten CoW extent to a real one. */
311 STATIC int
312 xfs_reflink_convert_cow_extent(
313         struct xfs_inode                *ip,
314         struct xfs_bmbt_irec            *imap,
315         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
316         xfs_filblks_t                   count_fsb)
317 {
318         int                             nimaps = 1;
319
320         if (imap->br_state == XFS_EXT_NORM)
321                 return 0;
322
323         xfs_trim_extent(imap, offset_fsb, count_fsb);
324         trace_xfs_reflink_convert_cow(ip, imap);
325         if (imap->br_blockcount == 0)
326                 return 0;
327         return xfs_bmapi_write(NULL, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
328                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT, 0, imap,
329                         &nimaps);
330 }
331
332 /* Convert all of the unwritten CoW extents in a file's range to real ones. */
333 int
334 xfs_reflink_convert_cow(
335         struct xfs_inode        *ip,
336         xfs_off_t               offset,
337         xfs_off_t               count)
338 {
339         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
340         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
341         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
342         xfs_filblks_t           count_fsb = end_fsb - offset_fsb;
343         struct xfs_bmbt_irec    imap;
344         int                     nimaps = 1, error = 0;
345
346         ASSERT(count != 0);
347
348         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
349         error = xfs_bmapi_write(NULL, ip, offset_fsb, count_fsb,
350                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_CONVERT |
351                         XFS_BMAPI_CONVERT_ONLY, 0, &imap, &nimaps);
352         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
353         return error;
354 }
355
356 /*
357  * Find the extent that maps the given range in the COW fork. Even if the extent
358  * is not shared we might have a preallocation for it in the COW fork. If so we
359  * use it that rather than trigger a new allocation.
360  */
361 static int
362 xfs_find_trim_cow_extent(
363         struct xfs_inode        *ip,
364         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
365         bool                    *shared,
366         bool                    *found)
367 {
368         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
369         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
370         struct xfs_iext_cursor  icur;
371         struct xfs_bmbt_irec    got;
372         bool                    trimmed;
373
374         *found = false;
375
376         /*
377          * If we don't find an overlapping extent, trim the range we need to
378          * allocate to fit the hole we found.
379          */
380         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &got) ||
381             got.br_startoff > offset_fsb)
382                 return xfs_reflink_trim_around_shared(ip, imap, shared, &trimmed);
383
384         *shared = true;
385         if (isnullstartblock(got.br_startblock)) {
386                 xfs_trim_extent(imap, got.br_startoff, got.br_blockcount);
387                 return 0;
388         }
389
390         /* real extent found - no need to allocate */
391         xfs_trim_extent(&got, offset_fsb, count_fsb);
392         *imap = got;
393         *found = true;
394         return 0;
395 }
396
397 /* Allocate all CoW reservations covering a range of blocks in a file. */
398 int
399 xfs_reflink_allocate_cow(
400         struct xfs_inode        *ip,
401         struct xfs_bmbt_irec    *imap,
402         bool                    *shared,
403         uint                    *lockmode)
404 {
405         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
406         xfs_fileoff_t           offset_fsb = imap->br_startoff;
407         xfs_filblks_t           count_fsb = imap->br_blockcount;
408         struct xfs_trans        *tp;
409         int                     nimaps, error = 0;
410         bool                    found;
411         xfs_filblks_t           resaligned;
412         xfs_extlen_t            resblks = 0;
413
414         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_ILOCK_EXCL));
415         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
416
417         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, shared, &found);
418         if (error || !*shared)
419                 return error;
420         if (found)
421                 goto convert;
422
423         resaligned = xfs_aligned_fsb_count(imap->br_startoff,
424                 imap->br_blockcount, xfs_get_cowextsz_hint(ip));
425         resblks = XFS_DIOSTRAT_SPACE_RES(mp, resaligned);
426
427         xfs_iunlock(ip, *lockmode);
428         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
429         *lockmode = XFS_ILOCK_EXCL;
430         xfs_ilock(ip, *lockmode);
431
432         if (error)
433                 return error;
434
435         error = xfs_qm_dqattach_locked(ip, false);
436         if (error)
437                 goto out_trans_cancel;
438
439         /*
440          * Check for an overlapping extent again now that we dropped the ilock.
441          */
442         error = xfs_find_trim_cow_extent(ip, imap, shared, &found);
443         if (error || !*shared)
444                 goto out_trans_cancel;
445         if (found) {
446                 xfs_trans_cancel(tp);
447                 goto convert;
448         }
449
450         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip, resblks, 0,
451                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
452         if (error)
453                 goto out_trans_cancel;
454
455         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
456
457         /* Allocate the entire reservation as unwritten blocks. */
458         nimaps = 1;
459         error = xfs_bmapi_write(tp, ip, imap->br_startoff, imap->br_blockcount,
460                         XFS_BMAPI_COWFORK | XFS_BMAPI_PREALLOC,
461                         resblks, imap, &nimaps);
462         if (error)
463                 goto out_unreserve;
464
465         xfs_inode_set_cowblocks_tag(ip);
466         error = xfs_trans_commit(tp);
467         if (error)
468                 return error;
469
470         /*
471          * Allocation succeeded but the requested range was not even partially
472          * satisfied?  Bail out!
473          */
474         if (nimaps == 0)
475                 return -ENOSPC;
476 convert:
477         return xfs_reflink_convert_cow_extent(ip, imap, offset_fsb, count_fsb);
478
479 out_unreserve:
480         xfs_trans_unreserve_quota_nblks(tp, ip, (long)resblks, 0,
481                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
482 out_trans_cancel:
483         xfs_trans_cancel(tp);
484         return error;
485 }
486
487 /*
488  * Cancel CoW reservations for some block range of an inode.
489  *
490  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
491  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
492  *
493  * Caller must have already joined the inode to the current transaction. The
494  * inode will be joined to the transaction returned to the caller.
495  */
496 int
497 xfs_reflink_cancel_cow_blocks(
498         struct xfs_inode                *ip,
499         struct xfs_trans                **tpp,
500         xfs_fileoff_t                   offset_fsb,
501         xfs_fileoff_t                   end_fsb,
502         bool                            cancel_real)
503 {
504         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
505         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
506         struct xfs_iext_cursor          icur;
507         int                             error = 0;
508
509         if (!xfs_inode_has_cow_data(ip))
510                 return 0;
511         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
512                 return 0;
513
514         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
515         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
516                 del = got;
517                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
518
519                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
520                 if (!del.br_blockcount) {
521                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
522                         goto next_extent;
523                 }
524
525                 trace_xfs_reflink_cancel_cow(ip, &del);
526
527                 if (isnullstartblock(del.br_startblock)) {
528                         error = xfs_bmap_del_extent_delay(ip, XFS_COW_FORK,
529                                         &icur, &got, &del);
530                         if (error)
531                                 break;
532                 } else if (del.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN || cancel_real) {
533                         ASSERT((*tpp)->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
534
535                         /* Free the CoW orphan record. */
536                         error = xfs_refcount_free_cow_extent(*tpp,
537                                         del.br_startblock, del.br_blockcount);
538                         if (error)
539                                 break;
540
541                         xfs_bmap_add_free(*tpp, del.br_startblock,
542                                           del.br_blockcount, NULL);
543
544                         /* Roll the transaction */
545                         error = xfs_defer_finish(tpp);
546                         if (error)
547                                 break;
548
549                         /* Remove the mapping from the CoW fork. */
550                         xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
551
552                         /* Remove the quota reservation */
553                         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(NULL, ip,
554                                         -(long)del.br_blockcount, 0,
555                                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
556                         if (error)
557                                 break;
558                 } else {
559                         /* Didn't do anything, push cursor back. */
560                         xfs_iext_prev(ifp, &icur);
561                 }
562 next_extent:
563                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
564                         break;
565         }
566
567         /* clear tag if cow fork is emptied */
568         if (!ifp->if_bytes)
569                 xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
570         return error;
571 }
572
573 /*
574  * Cancel CoW reservations for some byte range of an inode.
575  *
576  * If cancel_real is true this function cancels all COW fork extents for the
577  * inode; if cancel_real is false, real extents are not cleared.
578  */
579 int
580 xfs_reflink_cancel_cow_range(
581         struct xfs_inode        *ip,
582         xfs_off_t               offset,
583         xfs_off_t               count,
584         bool                    cancel_real)
585 {
586         struct xfs_trans        *tp;
587         xfs_fileoff_t           offset_fsb;
588         xfs_fileoff_t           end_fsb;
589         int                     error;
590
591         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, count);
592         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
593
594         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
595         if (count == NULLFILEOFF)
596                 end_fsb = NULLFILEOFF;
597         else
598                 end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
599
600         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
601         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
602                         0, 0, XFS_TRANS_NOFS, &tp);
603         if (error)
604                 goto out;
605
606         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
607         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
608
609         /* Scrape out the old CoW reservations */
610         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, &tp, offset_fsb, end_fsb,
611                         cancel_real);
612         if (error)
613                 goto out_cancel;
614
615         error = xfs_trans_commit(tp);
616
617         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
618         return error;
619
620 out_cancel:
621         xfs_trans_cancel(tp);
622         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
623 out:
624         trace_xfs_reflink_cancel_cow_range_error(ip, error, _RET_IP_);
625         return error;
626 }
627
628 /*
629  * Remap parts of a file's data fork after a successful CoW.
630  */
631 int
632 xfs_reflink_end_cow(
633         struct xfs_inode                *ip,
634         xfs_off_t                       offset,
635         xfs_off_t                       count)
636 {
637         struct xfs_ifork                *ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_COW_FORK);
638         struct xfs_bmbt_irec            got, del;
639         struct xfs_trans                *tp;
640         xfs_fileoff_t                   offset_fsb;
641         xfs_fileoff_t                   end_fsb;
642         int                             error;
643         unsigned int                    resblks;
644         xfs_filblks_t                   rlen;
645         struct xfs_iext_cursor          icur;
646
647         trace_xfs_reflink_end_cow(ip, offset, count);
648
649         /* No COW extents?  That's easy! */
650         if (ifp->if_bytes == 0)
651                 return 0;
652
653         offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(ip->i_mount, offset);
654         end_fsb = XFS_B_TO_FSB(ip->i_mount, offset + count);
655
656         /*
657          * Start a rolling transaction to switch the mappings.  We're
658          * unlikely ever to have to remap 16T worth of single-block
659          * extents, so just cap the worst case extent count to 2^32-1.
660          * Stick a warning in just in case, and avoid 64-bit division.
661          */
662         BUILD_BUG_ON(MAX_RW_COUNT > UINT_MAX);
663         if (end_fsb - offset_fsb > UINT_MAX) {
664                 error = -EFSCORRUPTED;
665                 xfs_force_shutdown(ip->i_mount, SHUTDOWN_CORRUPT_INCORE);
666                 ASSERT(0);
667                 goto out;
668         }
669         resblks = XFS_NEXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount,
670                         (unsigned int)(end_fsb - offset_fsb),
671                         XFS_DATA_FORK);
672         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_write,
673                         resblks, 0, XFS_TRANS_RESERVE | XFS_TRANS_NOFS, &tp);
674         if (error)
675                 goto out;
676
677         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
678         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
679
680         /*
681          * In case of racing, overlapping AIO writes no COW extents might be
682          * left by the time I/O completes for the loser of the race.  In that
683          * case we are done.
684          */
685         if (!xfs_iext_lookup_extent_before(ip, ifp, &end_fsb, &icur, &got))
686                 goto out_cancel;
687
688         /* Walk backwards until we're out of the I/O range... */
689         while (got.br_startoff + got.br_blockcount > offset_fsb) {
690                 del = got;
691                 xfs_trim_extent(&del, offset_fsb, end_fsb - offset_fsb);
692
693                 /* Extent delete may have bumped ext forward */
694                 if (!del.br_blockcount)
695                         goto prev_extent;
696
697                 /*
698                  * Only remap real extent that contain data.  With AIO
699                  * speculatively preallocations can leak into the range we
700                  * are called upon, and we need to skip them.
701                  */
702                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&got))
703                         goto prev_extent;
704
705                 /* Unmap the old blocks in the data fork. */
706                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
707                 rlen = del.br_blockcount;
708                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, del.br_startoff, &rlen, 0, 1);
709                 if (error)
710                         goto out_cancel;
711
712                 /* Trim the extent to whatever got unmapped. */
713                 if (rlen) {
714                         xfs_trim_extent(&del, del.br_startoff + rlen,
715                                 del.br_blockcount - rlen);
716                 }
717                 trace_xfs_reflink_cow_remap(ip, &del);
718
719                 /* Free the CoW orphan record. */
720                 error = xfs_refcount_free_cow_extent(tp, del.br_startblock,
721                                 del.br_blockcount);
722                 if (error)
723                         goto out_cancel;
724
725                 /* Map the new blocks into the data fork. */
726                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &del);
727                 if (error)
728                         goto out_cancel;
729
730                 /* Charge this new data fork mapping to the on-disk quota. */
731                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_DELBCOUNT,
732                                 (long)del.br_blockcount);
733
734                 /* Remove the mapping from the CoW fork. */
735                 xfs_bmap_del_extent_cow(ip, &icur, &got, &del);
736
737                 error = xfs_defer_finish(&tp);
738                 if (error)
739                         goto out_cancel;
740                 if (!xfs_iext_get_extent(ifp, &icur, &got))
741                         break;
742                 continue;
743 prev_extent:
744                 if (!xfs_iext_prev_extent(ifp, &icur, &got))
745                         break;
746         }
747
748         error = xfs_trans_commit(tp);
749         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
750         if (error)
751                 goto out;
752         return 0;
753
754 out_cancel:
755         xfs_trans_cancel(tp);
756         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
757 out:
758         trace_xfs_reflink_end_cow_error(ip, error, _RET_IP_);
759         return error;
760 }
761
762 /*
763  * Free leftover CoW reservations that didn't get cleaned out.
764  */
765 int
766 xfs_reflink_recover_cow(
767         struct xfs_mount        *mp)
768 {
769         xfs_agnumber_t          agno;
770         int                     error = 0;
771
772         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
773                 return 0;
774
775         for (agno = 0; agno < mp->m_sb.sb_agcount; agno++) {
776                 error = xfs_refcount_recover_cow_leftovers(mp, agno);
777                 if (error)
778                         break;
779         }
780
781         return error;
782 }
783
784 /*
785  * Reflinking (Block) Ranges of Two Files Together
786  *
787  * First, ensure that the reflink flag is set on both inodes.  The flag is an
788  * optimization to avoid unnecessary refcount btree lookups in the write path.
789  *
790  * Now we can iteratively remap the range of extents (and holes) in src to the
791  * corresponding ranges in dest.  Let drange and srange denote the ranges of
792  * logical blocks in dest and src touched by the reflink operation.
793  *
794  * While the length of drange is greater than zero,
795  *    - Read src's bmbt at the start of srange ("imap")
796  *    - If imap doesn't exist, make imap appear to start at the end of srange
797  *      with zero length.
798  *    - If imap starts before srange, advance imap to start at srange.
799  *    - If imap goes beyond srange, truncate imap to end at the end of srange.
800  *    - Punch (imap start - srange start + imap len) blocks from dest at
801  *      offset (drange start).
802  *    - If imap points to a real range of pblks,
803  *         > Increase the refcount of the imap's pblks
804  *         > Map imap's pblks into dest at the offset
805  *           (drange start + imap start - srange start)
806  *    - Advance drange and srange by (imap start - srange start + imap len)
807  *
808  * Finally, if the reflink made dest longer, update both the in-core and
809  * on-disk file sizes.
810  *
811  * ASCII Art Demonstration:
812  *
813  * Let's say we want to reflink this source file:
814  *
815  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS (src file)
816  *   <-------------------->
817  *
818  * into this destination file:
819  *
820  * --DDDDDDDDDDDDDDDDDDD--DDD (dest file)
821  *        <-------------------->
822  * '-' means a hole, and 'S' and 'D' are written blocks in the src and dest.
823  * Observe that the range has different logical offsets in either file.
824  *
825  * Consider that the first extent in the source file doesn't line up with our
826  * reflink range.  Unmapping  and remapping are separate operations, so we can
827  * unmap more blocks from the destination file than we remap.
828  *
829  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
830  *   <------->
831  * --DDDDD---------DDDDD--DDD
832  *        <------->
833  *
834  * Now remap the source extent into the destination file:
835  *
836  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
837  *   <------->
838  * --DDDDD--SSSSSSSDDDDD--DDD
839  *        <------->
840  *
841  * Do likewise with the second hole and extent in our range.  Holes in the
842  * unmap range don't affect our operation.
843  *
844  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
845  *            <---->
846  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS-DDD
847  *                 <---->
848  *
849  * Finally, unmap and remap part of the third extent.  This will increase the
850  * size of the destination file.
851  *
852  * ----SSSSSSS-SSSSS----SSSSSS
853  *                  <----->
854  * --DDDDD--SSSSSSS-SSSSS----SSS
855  *                       <----->
856  *
857  * Once we update the destination file's i_size, we're done.
858  */
859
860 /*
861  * Ensure the reflink bit is set in both inodes.
862  */
863 STATIC int
864 xfs_reflink_set_inode_flag(
865         struct xfs_inode        *src,
866         struct xfs_inode        *dest)
867 {
868         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
869         int                     error;
870         struct xfs_trans        *tp;
871
872         if (xfs_is_reflink_inode(src) && xfs_is_reflink_inode(dest))
873                 return 0;
874
875         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_ichange, 0, 0, 0, &tp);
876         if (error)
877                 goto out_error;
878
879         /* Lock both files against IO */
880         if (src->i_ino == dest->i_ino)
881                 xfs_ilock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
882         else
883                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_ILOCK_EXCL, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
884
885         if (!xfs_is_reflink_inode(src)) {
886                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(src);
887                 xfs_trans_ijoin(tp, src, XFS_ILOCK_EXCL);
888                 src->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
889                 xfs_trans_log_inode(tp, src, XFS_ILOG_CORE);
890                 xfs_ifork_init_cow(src);
891         } else
892                 xfs_iunlock(src, XFS_ILOCK_EXCL);
893
894         if (src->i_ino == dest->i_ino)
895                 goto commit_flags;
896
897         if (!xfs_is_reflink_inode(dest)) {
898                 trace_xfs_reflink_set_inode_flag(dest);
899                 xfs_trans_ijoin(tp, dest, XFS_ILOCK_EXCL);
900                 dest->i_d.di_flags2 |= XFS_DIFLAG2_REFLINK;
901                 xfs_trans_log_inode(tp, dest, XFS_ILOG_CORE);
902                 xfs_ifork_init_cow(dest);
903         } else
904                 xfs_iunlock(dest, XFS_ILOCK_EXCL);
905
906 commit_flags:
907         error = xfs_trans_commit(tp);
908         if (error)
909                 goto out_error;
910         return error;
911
912 out_error:
913         trace_xfs_reflink_set_inode_flag_error(dest, error, _RET_IP_);
914         return error;
915 }
916
917 /*
918  * Update destination inode size & cowextsize hint, if necessary.
919  */
920 STATIC int
921 xfs_reflink_update_dest(
922         struct xfs_inode        *dest,
923         xfs_off_t               newlen,
924         xfs_extlen_t            cowextsize,
925         bool                    is_dedupe)
926 {
927         struct xfs_mount        *mp = dest->i_mount;
928         struct xfs_trans        *tp;
929         int                     error;
930
931         if (is_dedupe && 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 (!is_dedupe) {
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         int64_t                 qres;
1014         int                     error;
1015
1016         unmap_len = irec->br_startoff + irec->br_blockcount - destoff;
1017         trace_xfs_reflink_punch_range(ip, destoff, unmap_len);
1018
1019         /* No reflinking if we're low on space */
1020         if (real_extent) {
1021                 error = xfs_reflink_ag_has_free_space(mp,
1022                                 XFS_FSB_TO_AGNO(mp, irec->br_startblock));
1023                 if (error)
1024                         goto out;
1025         }
1026
1027         /* Start a rolling transaction to switch the mappings */
1028         resblks = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(ip->i_mount, XFS_DATA_FORK);
1029         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, resblks, 0, 0, &tp);
1030         if (error)
1031                 goto out;
1032
1033         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1034         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1035
1036         /*
1037          * Reserve quota for this operation.  We don't know if the first unmap
1038          * in the dest file will cause a bmap btree split, so we always reserve
1039          * at least enough blocks for that split.  If the extent being mapped
1040          * in is written, we need to reserve quota for that too.
1041          */
1042         qres = XFS_EXTENTADD_SPACE_RES(mp, XFS_DATA_FORK);
1043         if (real_extent)
1044                 qres += irec->br_blockcount;
1045         error = xfs_trans_reserve_quota_nblks(tp, ip, qres, 0,
1046                         XFS_QMOPT_RES_REGBLKS);
1047         if (error)
1048                 goto out_cancel;
1049
1050         trace_xfs_reflink_remap(ip, irec->br_startoff,
1051                                 irec->br_blockcount, irec->br_startblock);
1052
1053         /* Unmap the old blocks in the data fork. */
1054         rlen = unmap_len;
1055         while (rlen) {
1056                 ASSERT(tp->t_firstblock == NULLFSBLOCK);
1057                 error = __xfs_bunmapi(tp, ip, destoff, &rlen, 0, 1);
1058                 if (error)
1059                         goto out_cancel;
1060
1061                 /*
1062                  * Trim the extent to whatever got unmapped.
1063                  * Remember, bunmapi works backwards.
1064                  */
1065                 uirec.br_startblock = irec->br_startblock + rlen;
1066                 uirec.br_startoff = irec->br_startoff + rlen;
1067                 uirec.br_blockcount = unmap_len - rlen;
1068                 uirec.br_state = irec->br_state;
1069                 unmap_len = rlen;
1070
1071                 /* If this isn't a real mapping, we're done. */
1072                 if (!real_extent || uirec.br_blockcount == 0)
1073                         goto next_extent;
1074
1075                 trace_xfs_reflink_remap(ip, uirec.br_startoff,
1076                                 uirec.br_blockcount, uirec.br_startblock);
1077
1078                 /* Update the refcount tree */
1079                 error = xfs_refcount_increase_extent(tp, &uirec);
1080                 if (error)
1081                         goto out_cancel;
1082
1083                 /* Map the new blocks into the data fork. */
1084                 error = xfs_bmap_map_extent(tp, ip, &uirec);
1085                 if (error)
1086                         goto out_cancel;
1087
1088                 /* Update quota accounting. */
1089                 xfs_trans_mod_dquot_byino(tp, ip, XFS_TRANS_DQ_BCOUNT,
1090                                 uirec.br_blockcount);
1091
1092                 /* Update dest isize if needed. */
1093                 newlen = XFS_FSB_TO_B(mp,
1094                                 uirec.br_startoff + uirec.br_blockcount);
1095                 newlen = min_t(xfs_off_t, newlen, new_isize);
1096                 if (newlen > i_size_read(VFS_I(ip))) {
1097                         trace_xfs_reflink_update_inode_size(ip, newlen);
1098                         i_size_write(VFS_I(ip), newlen);
1099                         ip->i_d.di_size = newlen;
1100                         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1101                 }
1102
1103 next_extent:
1104                 /* Process all the deferred stuff. */
1105                 error = xfs_defer_finish(&tp);
1106                 if (error)
1107                         goto out_cancel;
1108         }
1109
1110         error = xfs_trans_commit(tp);
1111         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1112         if (error)
1113                 goto out;
1114         return 0;
1115
1116 out_cancel:
1117         xfs_trans_cancel(tp);
1118         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1119 out:
1120         trace_xfs_reflink_remap_extent_error(ip, error, _RET_IP_);
1121         return error;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Iteratively remap one file's extents (and holes) to another's.
1126  */
1127 STATIC int
1128 xfs_reflink_remap_blocks(
1129         struct xfs_inode        *src,
1130         xfs_fileoff_t           srcoff,
1131         struct xfs_inode        *dest,
1132         xfs_fileoff_t           destoff,
1133         xfs_filblks_t           len,
1134         xfs_off_t               new_isize)
1135 {
1136         struct xfs_bmbt_irec    imap;
1137         int                     nimaps;
1138         int                     error = 0;
1139         xfs_filblks_t           range_len;
1140
1141         /* drange = (destoff, destoff + len); srange = (srcoff, srcoff + len) */
1142         while (len) {
1143                 uint            lock_mode;
1144
1145                 trace_xfs_reflink_remap_blocks_loop(src, srcoff, len,
1146                                 dest, destoff);
1147
1148                 /* Read extent from the source file */
1149                 nimaps = 1;
1150                 lock_mode = xfs_ilock_data_map_shared(src);
1151                 error = xfs_bmapi_read(src, srcoff, len, &imap, &nimaps, 0);
1152                 xfs_iunlock(src, lock_mode);
1153                 if (error)
1154                         goto err;
1155                 ASSERT(nimaps == 1);
1156
1157                 trace_xfs_reflink_remap_imap(src, srcoff, len, XFS_IO_OVERWRITE,
1158                                 &imap);
1159
1160                 /* Translate imap into the destination file. */
1161                 range_len = imap.br_startoff + imap.br_blockcount - srcoff;
1162                 imap.br_startoff += destoff - srcoff;
1163
1164                 /* Clear dest from destoff to the end of imap and map it in. */
1165                 error = xfs_reflink_remap_extent(dest, &imap, destoff,
1166                                 new_isize);
1167                 if (error)
1168                         goto err;
1169
1170                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1171                         error = -EINTR;
1172                         goto err;
1173                 }
1174
1175                 /* Advance drange/srange */
1176                 srcoff += range_len;
1177                 destoff += range_len;
1178                 len -= range_len;
1179         }
1180
1181         return 0;
1182
1183 err:
1184         trace_xfs_reflink_remap_blocks_error(dest, error, _RET_IP_);
1185         return error;
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Grab the exclusive iolock for a data copy from src to dest, making
1190  * sure to abide vfs locking order (lowest pointer value goes first) and
1191  * breaking the pnfs layout leases on dest before proceeding.  The loop
1192  * is needed because we cannot call the blocking break_layout() with the
1193  * src iolock held, and therefore have to back out both locks.
1194  */
1195 static int
1196 xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(
1197         struct inode            *src,
1198         struct inode            *dest)
1199 {
1200         int                     error;
1201
1202 retry:
1203         if (src < dest) {
1204                 inode_lock_shared(src);
1205                 inode_lock_nested(dest, I_MUTEX_NONDIR2);
1206         } else {
1207                 /* src >= dest */
1208                 inode_lock(dest);
1209         }
1210
1211         error = break_layout(dest, false);
1212         if (error == -EWOULDBLOCK) {
1213                 inode_unlock(dest);
1214                 if (src < dest)
1215                         inode_unlock_shared(src);
1216                 error = break_layout(dest, true);
1217                 if (error)
1218                         return error;
1219                 goto retry;
1220         }
1221         if (error) {
1222                 inode_unlock(dest);
1223                 if (src < dest)
1224                         inode_unlock_shared(src);
1225                 return error;
1226         }
1227         if (src > dest)
1228                 inode_lock_shared_nested(src, I_MUTEX_NONDIR2);
1229         return 0;
1230 }
1231
1232 /* Unlock both inodes after they've been prepped for a range clone. */
1233 STATIC void
1234 xfs_reflink_remap_unlock(
1235         struct file             *file_in,
1236         struct file             *file_out)
1237 {
1238         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1239         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1240         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1241         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1242         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1243
1244         xfs_iunlock(dest, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1245         if (!same_inode)
1246                 xfs_iunlock(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1247         inode_unlock(inode_out);
1248         if (!same_inode)
1249                 inode_unlock_shared(inode_in);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * If we're reflinking to a point past the destination file's EOF, we must
1254  * zero any speculative post-EOF preallocations that sit between the old EOF
1255  * and the destination file offset.
1256  */
1257 static int
1258 xfs_reflink_zero_posteof(
1259         struct xfs_inode        *ip,
1260         loff_t                  pos)
1261 {
1262         loff_t                  isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1263
1264         if (pos <= isize)
1265                 return 0;
1266
1267         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, pos - isize);
1268         return iomap_zero_range(VFS_I(ip), isize, pos - isize, NULL,
1269                         &xfs_iomap_ops);
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Prepare two files for range cloning.  Upon a successful return both inodes
1274  * will have the iolock and mmaplock held, the page cache of the out file will
1275  * be truncated, and any leases on the out file will have been broken.  This
1276  * function borrows heavily from xfs_file_aio_write_checks.
1277  *
1278  * The VFS allows partial EOF blocks to "match" for dedupe even though it hasn't
1279  * checked that the bytes beyond EOF physically match. Hence we cannot use the
1280  * EOF block in the source dedupe range because it's not a complete block match,
1281  * hence can introduce a corruption into the file that has it's block replaced.
1282  *
1283  * In similar fashion, the VFS file cloning also allows partial EOF blocks to be
1284  * "block aligned" for the purposes of cloning entire files.  However, if the
1285  * source file range includes the EOF block and it lands within the existing EOF
1286  * of the destination file, then we can expose stale data from beyond the source
1287  * file EOF in the destination file.
1288  *
1289  * XFS doesn't support partial block sharing, so in both cases we have check
1290  * these cases ourselves. For dedupe, we can simply round the length to dedupe
1291  * down to the previous whole block and ignore the partial EOF block. While this
1292  * means we can't dedupe the last block of a file, this is an acceptible
1293  * tradeoff for simplicity on implementation.
1294  *
1295  * For cloning, we want to share the partial EOF block if it is also the new EOF
1296  * block of the destination file. If the partial EOF block lies inside the
1297  * existing destination EOF, then we have to abort the clone to avoid exposing
1298  * stale data in the destination file. Hence we reject these clone attempts with
1299  * -EINVAL in this case.
1300  */
1301 STATIC int
1302 xfs_reflink_remap_prep(
1303         struct file             *file_in,
1304         loff_t                  pos_in,
1305         struct file             *file_out,
1306         loff_t                  pos_out,
1307         u64                     *len,
1308         bool                    is_dedupe)
1309 {
1310         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1311         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1312         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1313         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1314         bool                    same_inode = (inode_in == inode_out);
1315         u64                     blkmask = i_blocksize(inode_in) - 1;
1316         ssize_t                 ret;
1317
1318         /* Lock both files against IO */
1319         ret = xfs_iolock_two_inodes_and_break_layout(inode_in, inode_out);
1320         if (ret)
1321                 return ret;
1322         if (same_inode)
1323                 xfs_ilock(src, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1324         else
1325                 xfs_lock_two_inodes(src, XFS_MMAPLOCK_SHARED, dest,
1326                                 XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1327
1328         /* Check file eligibility and prepare for block sharing. */
1329         ret = -EINVAL;
1330         /* Don't reflink realtime inodes */
1331         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(src) || XFS_IS_REALTIME_INODE(dest))
1332                 goto out_unlock;
1333
1334         /* Don't share DAX file data for now. */
1335         if (IS_DAX(inode_in) || IS_DAX(inode_out))
1336                 goto out_unlock;
1337
1338         ret = vfs_clone_file_prep_inodes(inode_in, pos_in, inode_out, pos_out,
1339                         len, is_dedupe);
1340         if (ret <= 0)
1341                 goto out_unlock;
1342
1343         /*
1344          * If the dedupe data matches, chop off the partial EOF block
1345          * from the source file so we don't try to dedupe the partial
1346          * EOF block.
1347          */
1348         if (is_dedupe) {
1349                 *len &= ~blkmask;
1350         } else if (*len & blkmask) {
1351                 /*
1352                  * The user is attempting to share a partial EOF block,
1353                  * if it's inside the destination EOF then reject it.
1354                  */
1355                 if (pos_out + *len < i_size_read(inode_out)) {
1356                         ret = -EINVAL;
1357                         goto out_unlock;
1358                 }
1359         }
1360
1361         /* Attach dquots to dest inode before changing block map */
1362         ret = xfs_qm_dqattach(dest);
1363         if (ret)
1364                 goto out_unlock;
1365
1366         /*
1367          * Zero existing post-eof speculative preallocations in the destination
1368          * file.
1369          */
1370         ret = xfs_reflink_zero_posteof(dest, pos_out);
1371         if (ret)
1372                 goto out_unlock;
1373
1374         /* Set flags and remap blocks. */
1375         ret = xfs_reflink_set_inode_flag(src, dest);
1376         if (ret)
1377                 goto out_unlock;
1378
1379         /*
1380          * If pos_out > EOF, we may have dirtied blocks between EOF and
1381          * pos_out. In that case, we need to extend the flush and unmap to cover
1382          * from EOF to the end of the copy length.
1383          */
1384         if (pos_out > XFS_ISIZE(dest)) {
1385                 loff_t  flen = *len + (pos_out - XFS_ISIZE(dest));
1386                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, XFS_ISIZE(dest), flen);
1387         } else {
1388                 ret = xfs_flush_unmap_range(dest, pos_out, *len);
1389         }
1390         if (ret)
1391                 goto out_unlock;
1392
1393         /* If we're altering the file contents... */
1394         if (!is_dedupe) {
1395                 /*
1396                  * ...update the timestamps (which will grab the ilock again
1397                  * from xfs_fs_dirty_inode, so we have to call it before we
1398                  * take the ilock).
1399                  */
1400                 if (!(file_out->f_mode & FMODE_NOCMTIME)) {
1401                         ret = file_update_time(file_out);
1402                         if (ret)
1403                                 goto out_unlock;
1404                 }
1405
1406                 /*
1407                  * ...clear the security bits if the process is not being run
1408                  * by root.  This keeps people from modifying setuid and setgid
1409                  * binaries.
1410                  */
1411                 ret = file_remove_privs(file_out);
1412                 if (ret)
1413                         goto out_unlock;
1414         }
1415
1416         return 1;
1417 out_unlock:
1418         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1419         return ret;
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Link a range of blocks from one file to another.
1424  */
1425 int
1426 xfs_reflink_remap_range(
1427         struct file             *file_in,
1428         loff_t                  pos_in,
1429         struct file             *file_out,
1430         loff_t                  pos_out,
1431         u64                     len,
1432         bool                    is_dedupe)
1433 {
1434         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
1435         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
1436         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
1437         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
1438         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
1439         xfs_fileoff_t           sfsbno, dfsbno;
1440         xfs_filblks_t           fsblen;
1441         xfs_extlen_t            cowextsize;
1442         ssize_t                 ret;
1443
1444         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
1445                 return -EOPNOTSUPP;
1446
1447         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
1448                 return -EIO;
1449
1450         /* Prepare and then clone file data. */
1451         ret = xfs_reflink_remap_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1452                         &len, is_dedupe);
1453         if (ret <= 0)
1454                 return ret;
1455
1456         trace_xfs_reflink_remap_range(src, pos_in, len, dest, pos_out);
1457
1458         dfsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_out);
1459         sfsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos_in);
1460         fsblen = XFS_B_TO_FSB(mp, len);
1461         ret = xfs_reflink_remap_blocks(src, sfsbno, dest, dfsbno, fsblen,
1462                         pos_out + len);
1463         if (ret)
1464                 goto out_unlock;
1465
1466         /*
1467          * Carry the cowextsize hint from src to dest if we're sharing the
1468          * entire source file to the entire destination file, the source file
1469          * has a cowextsize hint, and the destination file does not.
1470          */
1471         cowextsize = 0;
1472         if (pos_in == 0 && len == i_size_read(inode_in) &&
1473             (src->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE) &&
1474             pos_out == 0 && len >= i_size_read(inode_out) &&
1475             !(dest->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE))
1476                 cowextsize = src->i_d.di_cowextsize;
1477
1478         ret = xfs_reflink_update_dest(dest, pos_out + len, cowextsize,
1479                         is_dedupe);
1480
1481 out_unlock:
1482         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1483         if (ret)
1484                 trace_xfs_reflink_remap_range_error(dest, ret, _RET_IP_);
1485         return ret;
1486 }
1487
1488 /*
1489  * The user wants to preemptively CoW all shared blocks in this file,
1490  * which enables us to turn off the reflink flag.  Iterate all
1491  * extents which are not prealloc/delalloc to see which ranges are
1492  * mentioned in the refcount tree, then read those blocks into the
1493  * pagecache, dirty them, fsync them back out, and then we can update
1494  * the inode flag.  What happens if we run out of memory? :)
1495  */
1496 STATIC int
1497 xfs_reflink_dirty_extents(
1498         struct xfs_inode        *ip,
1499         xfs_fileoff_t           fbno,
1500         xfs_filblks_t           end,
1501         xfs_off_t               isize)
1502 {
1503         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1504         xfs_agnumber_t          agno;
1505         xfs_agblock_t           agbno;
1506         xfs_extlen_t            aglen;
1507         xfs_agblock_t           rbno;
1508         xfs_extlen_t            rlen;
1509         xfs_off_t               fpos;
1510         xfs_off_t               flen;
1511         struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1512         int                     nmaps;
1513         int                     error = 0;
1514
1515         while (end - fbno > 0) {
1516                 nmaps = 1;
1517                 /*
1518                  * Look for extents in the file.  Skip holes, delalloc, or
1519                  * unwritten extents; they can't be reflinked.
1520                  */
1521                 error = xfs_bmapi_read(ip, fbno, end - fbno, map, &nmaps, 0);
1522                 if (error)
1523                         goto out;
1524                 if (nmaps == 0)
1525                         break;
1526                 if (!xfs_bmap_is_real_extent(&map[0]))
1527                         goto next;
1528
1529                 map[1] = map[0];
1530                 while (map[1].br_blockcount) {
1531                         agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, map[1].br_startblock);
1532                         agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, map[1].br_startblock);
1533                         aglen = map[1].br_blockcount;
1534
1535                         error = xfs_reflink_find_shared(mp, NULL, agno, agbno,
1536                                         aglen, &rbno, &rlen, true);
1537                         if (error)
1538                                 goto out;
1539                         if (rbno == NULLAGBLOCK)
1540                                 break;
1541
1542                         /* Dirty the pages */
1543                         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1544                         fpos = XFS_FSB_TO_B(mp, map[1].br_startoff +
1545                                         (rbno - agbno));
1546                         flen = XFS_FSB_TO_B(mp, rlen);
1547                         if (fpos + flen > isize)
1548                                 flen = isize - fpos;
1549                         error = iomap_file_dirty(VFS_I(ip), fpos, flen,
1550                                         &xfs_iomap_ops);
1551                         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1552                         if (error)
1553                                 goto out;
1554
1555                         map[1].br_blockcount -= (rbno - agbno + rlen);
1556                         map[1].br_startoff += (rbno - agbno + rlen);
1557                         map[1].br_startblock += (rbno - agbno + rlen);
1558                 }
1559
1560 next:
1561                 fbno = map[0].br_startoff + map[0].br_blockcount;
1562         }
1563 out:
1564         return error;
1565 }
1566
1567 /* Does this inode need the reflink flag? */
1568 int
1569 xfs_reflink_inode_has_shared_extents(
1570         struct xfs_trans                *tp,
1571         struct xfs_inode                *ip,
1572         bool                            *has_shared)
1573 {
1574         struct xfs_bmbt_irec            got;
1575         struct xfs_mount                *mp = ip->i_mount;
1576         struct xfs_ifork                *ifp;
1577         xfs_agnumber_t                  agno;
1578         xfs_agblock_t                   agbno;
1579         xfs_extlen_t                    aglen;
1580         xfs_agblock_t                   rbno;
1581         xfs_extlen_t                    rlen;
1582         struct xfs_iext_cursor          icur;
1583         bool                            found;
1584         int                             error;
1585
1586         ifp = XFS_IFORK_PTR(ip, XFS_DATA_FORK);
1587         if (!(ifp->if_flags & XFS_IFEXTENTS)) {
1588                 error = xfs_iread_extents(tp, ip, XFS_DATA_FORK);
1589                 if (error)
1590                         return error;
1591         }
1592
1593         *has_shared = false;
1594         found = xfs_iext_lookup_extent(ip, ifp, 0, &icur, &got);
1595         while (found) {
1596                 if (isnullstartblock(got.br_startblock) ||
1597                     got.br_state != XFS_EXT_NORM)
1598                         goto next;
1599                 agno = XFS_FSB_TO_AGNO(mp, got.br_startblock);
1600                 agbno = XFS_FSB_TO_AGBNO(mp, got.br_startblock);
1601                 aglen = got.br_blockcount;
1602
1603                 error = xfs_reflink_find_shared(mp, tp, agno, agbno, aglen,
1604                                 &rbno, &rlen, false);
1605                 if (error)
1606                         return error;
1607                 /* Is there still a shared block here? */
1608                 if (rbno != NULLAGBLOCK) {
1609                         *has_shared = true;
1610                         return 0;
1611                 }
1612 next:
1613                 found = xfs_iext_next_extent(ifp, &icur, &got);
1614         }
1615
1616         return 0;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents.
1621  *
1622  * The caller is responsible for joining the inode to the transaction passed in.
1623  * The inode will be joined to the transaction that is returned to the caller.
1624  */
1625 int
1626 xfs_reflink_clear_inode_flag(
1627         struct xfs_inode        *ip,
1628         struct xfs_trans        **tpp)
1629 {
1630         bool                    needs_flag;
1631         int                     error = 0;
1632
1633         ASSERT(xfs_is_reflink_inode(ip));
1634
1635         error = xfs_reflink_inode_has_shared_extents(*tpp, ip, &needs_flag);
1636         if (error || needs_flag)
1637                 return error;
1638
1639         /*
1640          * We didn't find any shared blocks so turn off the reflink flag.
1641          * First, get rid of any leftover CoW mappings.
1642          */
1643         error = xfs_reflink_cancel_cow_blocks(ip, tpp, 0, NULLFILEOFF, true);
1644         if (error)
1645                 return error;
1646
1647         /* Clear the inode flag. */
1648         trace_xfs_reflink_unset_inode_flag(ip);
1649         ip->i_d.di_flags2 &= ~XFS_DIFLAG2_REFLINK;
1650         xfs_inode_clear_cowblocks_tag(ip);
1651         xfs_trans_log_inode(*tpp, ip, XFS_ILOG_CORE);
1652
1653         return error;
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Clear the inode reflink flag if there are no shared extents and the size
1658  * hasn't changed.
1659  */
1660 STATIC int
1661 xfs_reflink_try_clear_inode_flag(
1662         struct xfs_inode        *ip)
1663 {
1664         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1665         struct xfs_trans        *tp;
1666         int                     error = 0;
1667
1668         /* Start a rolling transaction to remove the mappings */
1669         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_write, 0, 0, 0, &tp);
1670         if (error)
1671                 return error;
1672
1673         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1674         xfs_trans_ijoin(tp, ip, 0);
1675
1676         error = xfs_reflink_clear_inode_flag(ip, &tp);
1677         if (error)
1678                 goto cancel;
1679
1680         error = xfs_trans_commit(tp);
1681         if (error)
1682                 goto out;
1683
1684         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1685         return 0;
1686 cancel:
1687         xfs_trans_cancel(tp);
1688 out:
1689         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1690         return error;
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Pre-COW all shared blocks within a given byte range of a file and turn off
1695  * the reflink flag if we unshare all of the file's blocks.
1696  */
1697 int
1698 xfs_reflink_unshare(
1699         struct xfs_inode        *ip,
1700         xfs_off_t               offset,
1701         xfs_off_t               len)
1702 {
1703         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1704         xfs_fileoff_t           fbno;
1705         xfs_filblks_t           end;
1706         xfs_off_t               isize;
1707         int                     error;
1708
1709         if (!xfs_is_reflink_inode(ip))
1710                 return 0;
1711
1712         trace_xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
1713
1714         inode_dio_wait(VFS_I(ip));
1715
1716         /* Try to CoW the selected ranges */
1717         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1718         fbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
1719         isize = i_size_read(VFS_I(ip));
1720         end = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + len);
1721         error = xfs_reflink_dirty_extents(ip, fbno, end, isize);
1722         if (error)
1723                 goto out_unlock;
1724         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1725
1726         /* Wait for the IO to finish */
1727         error = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
1728         if (error)
1729                 goto out;
1730
1731         /* Turn off the reflink flag if possible. */
1732         error = xfs_reflink_try_clear_inode_flag(ip);
1733         if (error)
1734                 goto out;
1735
1736         return 0;
1737
1738 out_unlock:
1739         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
1740 out:
1741         trace_xfs_reflink_unshare_error(ip, error, _RET_IP_);
1742         return error;
1743 }