btrfs: extent-tree: Fix a bug that btrfs is unable to add pinned bytes

Commit ddf30cf03fb5 ("btrfs: extent-tree: Use btrfs_ref to refactor
add_pinned_bytes()") refactored add_pinned_bytes(), but during that
refactor, there are two callers which add the pinned bytes instead
of subtracting.

That refactor misses those two caller, causing incorrect pinned bytes
calculation and resulting unexpected ENOSPC error.

Fix it by adding a new parameter @sign to restore the original behavior.

Reported-by: kernel test robot <rong.a.chen@intel.com>
Fixes: ddf30cf03fb5 ("btrfs: extent-tree: Use btrfs_ref to refactor add_pinned_bytes()")
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: sysfs: don't leak memory when failing add fsid

A failed call to kobject_init_and_add() must be followed by a call to
kobject_put().  Currently in the error path when adding fs_devices we
are missing this call.  This could be fixed by calling
btrfs_sysfs_remove_fsid() if btrfs_sysfs_add_fsid() returns an error or
by adding a call to kobject_put() directly in btrfs_sysfs_add_fsid().
Here we choose the second option because it prevents the slightly
unusual error path handling requirements of kobject from leaking out
into btrfs functions.

Add a call to kobject_put() in the error path of kobject_add_and_init().
This causes the release method to be called if kobject_init_and_add()
fails.  open_tree() is the function that calls btrfs_sysfs_add_fsid()
and the error code in this function is already written with the
assumption that the release method is called during the error path of
open_tree() (as seen by the call to btrfs_sysfs_remove_fsid() under the
fail_fsdev_sysfs label).

Cc: stable@vger.kernel.org # v4.4+
Reviewed-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Signed-off-by: Tobin C. Harding <tobin@kernel.org>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: sysfs: Fix error path kobject memory leak

If a call to kobject_init_and_add() fails we must call kobject_put()
otherwise we leak memory.

Calling kobject_put() when kobject_init_and_add() fails drops the
refcount back to 0 and calls the ktype release method (which in turn
calls the percpu destroy and kfree).

Add call to kobject_put() in the error path of call to
kobject_init_and_add().

Cc: stable@vger.kernel.org # v4.4+
Reviewed-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Signed-off-by: Tobin C. Harding <tobin@kernel.org>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: do not abort transaction at btrfs_update_root() after failure to COW path

Currently when we fail to COW a path at btrfs_update_root() we end up
always aborting the transaction. However all the current callers of
btrfs_update_root() are able to deal with errors returned from it, many do
end up aborting the transaction themselves (directly or not, such as the
transaction commit path), other BUG_ON() or just gracefully cancel whatever
they were doing.

When syncing the fsync log, we call btrfs_update_root() through
tree-log.c:update_log_root(), and if it returns an -ENOSPC error, the log
sync code does not abort the transaction, instead it gracefully handles
the error and returns -EAGAIN to the fsync handler, so that it falls back
to a transaction commit. Any other error different from -ENOSPC, makes the
log sync code abort the transaction.

So remove the transaction abort from btrfs_update_log() when we fail to
COW a path to update the root item, so that if an -ENOSPC failure happens
we avoid aborting the current transaction and have a chance of the fsync
succeeding after falling back to a transaction commit.

Bugzilla: https://bugzilla.kernel.org/show_bug.cgi?id=203413
Fixes: 79787eaab46121 ("btrfs: replace many BUG_ONs with proper error handling")
Cc: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: use the existing reserved items for our first prop for inheritance

We're now reserving an extra items worth of space for property
inheritance.  We only have one property at the moment so this covers us,
but if we add more in the future this will allow us to not get bitten by
the extra space reservation.  If we do add more properties in the future
we should re-visit how we calculate the space reservation needs by the
callers.

Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
[ refreshed on top of prop/xattr cleanups ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: don't double unlock on error in btrfs_punch_hole

If we have an error writing out a delalloc range in
btrfs_punch_hole_lock_range we'll unlock the inode and then goto
out_only_mutex, where we will again unlock the inode.  This is bad,
don't do this.

Fixes: f27451f22996 ("Btrfs: add support for fallocate's zero range operation")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.19+
Reviewed-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Check the compression level before getting a workspace

When a file's compression property is set as zlib or zstd but leave
the compression mount option not be set, that means btrfs will try
to compress the file with default compression level. But in
btrfs_compress_pages(), it calls get_workspace() with level = 0.
This will return a workspace with a wrong compression level.
For zlib, the compression level in the workspace will be 0
(that means "store only"). And for zstd, the compression in the
workspace will be 1, not the default level 3.

How to reproduce:
  mkfs -t btrfs /dev/sdb
  mount /dev/sdb /mnt/
  mkdir /mnt/zlib
  btrfs property set /mnt/zlib/ compression zlib
  dd if=/dev/zero of=/mnt/zlib/compression-friendly-file-10M bs=1M count=10
  sync
  btrfs-debugfs -f /mnt/zlib/compression-friendly-file-10M

btrfs-debugfs output:
* before:
  ...
  (258 9961472): ram 524288 disk 1106247680 disk_size 524288
  file: ... extents 20 disk size 10485760 logical size 10485760 ratio 1.00

* after:
 ...
 (258 10354688): ram 131072 disk 14217216 disk_size 4096
 file: ... extents 80 disk size 327680 logical size 10485760 ratio 32.00

The steps for zstd are similar, but need to put a debugging message to
show the level of the return workspace in zstd_get_workspace().

This commit adds a check of the compression level before getting a
workspace by set_level().

CC: stable@vger.kernel.org # 5.1+
Signed-off-by: Johnny Chang <johnnyc@synology.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Use kvmalloc for allocating compressed path context

Recent refactoring of cow_file_range_async means it's now possible to
request a rather large physically contiguous memory via kmalloc. The
size is dependent on the number of 512k chunks that the compressed range
consists of. David reported multiple OOM messages on such large
allocations. Fix it by switching to using kvmalloc.

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Factor out common extent locking code in submit_compressed_extents

Irrespective of whether the compress code fell back to uncompressed or
a compressed extent has to be submitted, the extent range is always
locked. So factor out the common lock_extent call at the beginning of
the loop. No functional changes just removes one duplicate lock_extent
call.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Set io_tree only once in submit_compressed_extents

The inode never changes so it's sufficient to dereference it and get
the iotree only once, before the execution of the main loop. No
functional changes, only the size of the function is decreased:

add/remove: 0/0 grow/shrink: 0/1 up/down: 0/-44 (-44)
Function                                     old     new   delta
submit_compressed_extents                   1240    1196     -44
Total: Before=88476, After=88432, chg -0.05%

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Replace clear_extent_bit with unlock_extent

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Make compress_file_range take only struct async_chunk

All context this function needs is held within struct async_chunk.
Currently we not only pass the struct but also every individual member.
This is redundant, simplify it by only passing struct async_chunk and
leaving it to compress_file_range to extract the values it requires.
No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove fs_info from struct async_chunk

The associated btrfs_work already contains a reference to the fs_info so
use that instead of passing it via async_chunk. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Rename async_cow to async_chunk

Now that we have an explicit async_chunk struct rename references to
variables of this type to async_chunk. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Preallocate chunks in cow_file_range_async

This commit changes the implementation of cow_file_range_async in order
to get rid of the BUG_ON in the middle of the loop. Additionally it
reworks the inner loop in the hopes of making it more understandable.

The idea is to make async_cow be a top-level structured, shared amongst
all chunks being sent for compression. This allows to perform one memory
allocation at the beginning and gracefully fail the IO if there isn't
enough memory. Now, each chunk is going to be described by an
async_chunk struct. It's the responsibility of the final chunk
to actually free the memory.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: reserve delalloc metadata differently

With the per-inode block reserves we started refilling the reserve based
on the calculated size of the outstanding csum bytes and extents for the
inode, including the amount we were adding with the new operation.

However, generic/224 exposed a problem with this approach.  With 1000
files all writing at the same time we ended up with a bunch of bytes
being reserved but unusable.

When you write to a file we reserve space for the csum leaves for those
bytes, the number of extent items required to cover those bytes, and a
single transaction item for updating the inode at ordered extent finish
for that range of bytes.  This is held until the ordered extent finishes
and we release all of the reserved space.

If a second write comes in at this point we would add a single
reservation for the new outstanding extent and however many reservations
for the csum leaves.  At this point we find the delta of how much we
have reserved and how much outstanding size this is and attempt to
reserve this delta.  If the first write finishes it will not release any
space, because the space it had reserved for the initial write is still
needed for the second write.  However some space would have been used,
as we have added csums, extent items, and dirtied the inode.  Our
reserved space would be > 0 but less than the total needed reserved
space.

This is just for a single inode, now consider generic/224.  This has
1000 inodes writing in parallel to a very small file system, 1GiB.  In
my testing this usually means we get about a 120MiB metadata area to
work with, more than enough to allow the writes to continue, but not
enough if all of the inodes are stuck trying to reserve the slack space
while continuing to hold their leftovers from their initial writes.

Fix this by pre-reserved _only_ for the space we are currently trying to
add.  Then once that is successful modify our inodes csum count and
outstanding extents, and then add the newly reserved space to the inodes
block_rsv.  This allows us to actually pass generic/224 without running
out of metadata space.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: track DIO bytes in flight

When diagnosing a slowdown of generic/224 I noticed we were not doing
anything when calling into shrink_delalloc().  This is because all
writes in 224 are O_DIRECT, not delalloc, and thus our delalloc_bytes
counter is 0, which short circuits most of the work inside of
shrink_delalloc().  However O_DIRECT writes still consume metadata
resources and generate ordered extents, which we can still wait on.

Fix this by tracking outstanding DIO write bytes, and use this as well
as the delalloc bytes counter to decide if we need to lookup and wait on
any ordered extents.  If we have more DIO writes than delalloc bytes
we'll go ahead and wait on any ordered extents regardless of our flush
state as flushing delalloc is likely to not gain us anything.

Signed-off-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
[ use dio instead of odirect in identifiers ]
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: merge calls of btrfs_setxattr and btrfs_setxattr_trans in btrfs_set_prop

Since now the trans argument is never NULL in btrfs_set_prop we don't
have to check. So delete it and use btrfs_setxattr that makes use of
that.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: delete unused function btrfs_set_prop_trans

The last consumer of btrfs_set_prop_trans() was taken away by the patch
("btrfs: start transaction in xattr_handler_set_prop") so now this
function can be deleted.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: start transaction in xattr_handler_set_prop

btrfs specific extended attributes on the inode are set using
btrfs_xattr_handler_set_prop(), and the required transaction for this
update is started by btrfs_setxattr(). For better visibility of the
transaction start and end, do this in btrfs_xattr_handler_set_prop().
For which this patch copied code of btrfs_setxattr() as it is in the
original, which needs proper error handling.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: drop local copy of inode i_mode

There isn't real use of making struct inode::i_mode a local copy, it
saves a dereference one time, not much. Just use it directly.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: drop old_fsflags in btrfs_ioctl_setflags

btrfs_inode_flags_to_fsflags() is copied into @old_fsflags and used only
once. Instead used it directly.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: modify local copy of btrfs_inode flags

Instead of updating the binode::flags directly, update a local copy, and
then at the point of no error, store copy it to the binode::flags.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: drop useless inode i_flags copy and restore

The patch ("btrfs: start transaction in btrfs_ioctl_setflags()") used
btrfs_set_prop() instead of btrfs_set_prop_trans() by which now the
inode::i_flags update functions such as
btrfs_sync_inode_flags_to_i_flags() and btrfs_update_inode() is called
in btrfs_ioctl_setflags() instead of
btrfs_set_prop_trans()->btrfs_setxattr() as earlier. So the
inode::i_flags remains unmodified until the thread has checked all the
conditions. So drop the saved inode::i_flags in out_i_flags.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: start transaction in btrfs_ioctl_setflags()

Inode attribute can be set through the FS_IOC_SETFLAGS ioctl.  This
flags also includes compression attribute for which we would set/reset
the compression extended attribute. While doing this there is a bit of
duplicate code, the following things happens twice:

- start/end_transaction
- inode_inc_iversion()
- current_time update to inode->i_ctime
- and btrfs_update_inode()

These are updated both at btrfs_ioctl_setflags() and btrfs_set_props()
as well.  This patch merges these two duplicate codes at
btrfs_ioctl_setflags().

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: export btrfs_set_prop

Make btrfs_set_prop() a non-static function, so that it can be called
from btrfs_ioctl_setflags(). We need btrfs_set_prop() instead of
btrfs_set_prop_trans() so that we can use the transaction which is
already started in the current thread.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: refactor btrfs_set_props to validate externally

In preparation to merge multiple transactions when setting the
compression flags, split btrfs_set_props() validation part outside of
it.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: ctree: Dump the leaf before BUG_ON in btrfs_set_item_key_safe

We have a long standing problem with reversed keys that's detected by
btrfs_set_item_key_safe. This is hard to reproduce so we'd like to
capture more information for later analysis.

Let's dump the leaf content before triggering BUG_ON() so that we can
have some clue on what's going wrong.  The output of tree locks should
help us to debug such problem.

Sample stacktrace:

 generic/522             [00:07:05]
 [26946.113381] run fstests generic/522 at 2019-04-16 00:07:05
 [27161.474720] kernel BUG at fs/btrfs/ctree.c:3192!
 [27161.475923] invalid opcode: 0000 [#1] PREEMPT SMP
 [27161.477167] CPU: 0 PID: 15676 Comm: fsx Tainted: G        W         5.1.0-rc5-default+ #562
 [27161.478932] Hardware name: QEMU Standard PC (i440FX + PIIX, 1996), BIOS rel-1.12.0-0-ga698c89-prebuilt.qemu.org 04/01/2014
 [27161.481099] RIP: 0010:btrfs_set_item_key_safe+0x146/0x1c0 [btrfs]
 [27161.485369] RSP: 0018:ffffb087499e39b0 EFLAGS: 00010286
 [27161.486464] RAX: 00000000ffffffff RBX: ffff941534d80e70 RCX: 0000000000024000
 [27161.487929] RDX: 0000000000013039 RSI: ffffb087499e3aa5 RDI: ffffb087499e39c7
 [27161.489289] RBP: 000000000000000e R08: ffff9414e0f49008 R09: 0000000000001000
 [27161.490807] R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000003 R12: ffff9414e0f48e70
 [27161.492305] R13: ffffb087499e3aa5 R14: 0000000000000000 R15: 0000000000071000
 [27161.493845] FS:  00007f8ea58d0b80(0000) GS:ffff94153d400000(0000) knlGS:0000000000000000
 [27161.495608] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
 [27161.496717] CR2: 00007f8ea57a9000 CR3: 0000000016a33000 CR4: 00000000000006f0
 [27161.498100] Call Trace:
 [27161.498771]  __btrfs_drop_extents+0x6ec/0xdf0 [btrfs]
 [27161.499872]  btrfs_log_changed_extents.isra.26+0x3a2/0x9e0 [btrfs]
 [27161.501114]  btrfs_log_inode+0x7ff/0xdc0 [btrfs]
 [27161.502114]  ? __mutex_unlock_slowpath+0x4b/0x2b0
 [27161.503172]  btrfs_log_inode_parent+0x237/0x9c0 [btrfs]
 [27161.504348]  btrfs_log_dentry_safe+0x4a/0x70 [btrfs]
 [27161.505374]  btrfs_sync_file+0x1b7/0x480 [btrfs]
 [27161.506371]  __x64_sys_msync+0x180/0x210
 [27161.507208]  do_syscall_64+0x54/0x180
 [27161.507932]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x49/0xbe
 [27161.508839] RIP: 0033:0x7f8ea5aa9c61
 [27161.512616] RSP: 002b:00007ffea2a06498 EFLAGS: 00000246 ORIG_RAX: 000000000000001a
 [27161.514161] RAX: ffffffffffffffda RBX: 000000000002a938 RCX: 00007f8ea5aa9c61
 [27161.515376] RDX: 0000000000000004 RSI: 000000000001c9b2 RDI: 00007f8ea578d000
 [27161.516572] RBP: 000000000001c07a R08: fffffffffffffff8 R09: 000000000002a000
 [27161.517883] R10: 00007f8ea57a99b2 R11: 0000000000000246 R12: 0000000000000938
 [27161.519080] R13: 00007f8ea578d000 R14: 000000000001c9b2 R15: 0000000000000000
 [27161.520281] Modules linked in: btrfs libcrc32c xor zstd_decompress zstd_compress xxhash raid6_pq loop [last unloaded: scsi_debug]
 [27161.522272] ---[ end trace d5afec7ccac6a252 ]---
 [27161.523111] RIP: 0010:btrfs_set_item_key_safe+0x146/0x1c0 [btrfs]
 [27161.527253] RSP: 0018:ffffb087499e39b0 EFLAGS: 00010286
 [27161.528192] RAX: 00000000ffffffff RBX: ffff941534d80e70 RCX: 0000000000024000
 [27161.529392] RDX: 0000000000013039 RSI: ffffb087499e3aa5 RDI: ffffb087499e39c7
 [27161.530607] RBP: 000000000000000e R08: ffff9414e0f49008 R09: 0000000000001000
 [27161.531802] R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000003 R12: ffff9414e0f48e70
 [27161.533018] R13: ffffb087499e3aa5 R14: 0000000000000000 R15: 0000000000071000
 [27161.534405] FS:  00007f8ea58d0b80(0000) GS:ffff94153d400000(0000) knlGS:0000000000000000
 [27161.536048] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
 [27161.537210] CR2: 00007f8ea57a9000 CR3: 0000000016a33000 CR4: 00000000000006f0

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

btrfs: tree-checker: Allow error injection for tree-checker

Allowing error injection for btrfs_check_leaf_full() and
btrfs_check_node() is useful to test the failure path of btrfs write
time tree check.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Document btrfs_csum_one_bio

Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: improve performance on fsync of files with multiple hardlinks

Commit 41bd6067692382 ("Btrfs: fix fsync of files with multiple hard links
in new directories") introduced a path that makes fsync fallback to a full
transaction commit in order to avoid losing hard links and new ancestors
of the fsynced inode. That path is triggered only when the inode has more
than one hard link and either has a new hard link created in the current
transaction or the inode was evicted and reloaded in the current
transaction.

That path ends up getting triggered very often (hundreds of times) during
the course of pgbench benchmarks, resulting in performance drops of about
20%.

This change restores the performance by not triggering the full transaction
commit in those cases, and instead iterate the fs/subvolume tree in search
of all possible new ancestors, for all hard links, to log them.

Reported-by: Zhao Yuhu <zyuhu@suse.com>
Tested-by: James Wang <jnwang@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: fix race between send and deduplication that lead to failures and crashes

Send operates on read only trees and expects them to never change while it
is using them. This is part of its initial design, and this expection is
due to two different reasons:

1) When it was introduced, no operations were allowed to modifiy read-only
   subvolumes/snapshots (including defrag for example).

2) It keeps send from having an impact on other filesystem operations.
   Namely send does not need to keep locks on the trees nor needs to hold on
   to transaction handles and delay transaction commits. This ends up being
   a consequence of the former reason.

However the deduplication feature was introduced later (on September 2013,
while send was introduced in July 2012) and it allowed for deduplication
with destination files that belong to read-only trees (subvolumes and
snapshots).

That means that having a send operation (either full or incremental) running
in parallel with a deduplication that has the destination inode in one of
the trees used by the send operation, can result in tree nodes and leaves
getting freed and reused while send is using them. This problem is similar
to the problem solved for the root nodes getting freed and reused when a
snapshot is made against one tree that is currenly being used by a send
operation, fixed in commits [1] and [2]. These commits explain in detail
how the problem happens and the explanation is valid for any node or leaf
that is not the root of a tree as well. This problem was also discussed
and explained recently in a thread [3].

The problem is very easy to reproduce when using send with large trees
(snapshots) and just a few concurrent deduplication operations that target
files in the trees used by send. A stress test case is being sent for
fstests that triggers the issue easily. The most common error to hit is
the send ioctl return -EIO with the following messages in dmesg/syslog:

 [1631617.204075] BTRFS error (device sdc): did not find backref in send_root. inode=63292, offset=0, disk_byte=5228134400 found extent=5228134400
 [1631633.251754] BTRFS error (device sdc): parent transid verify failed on 32243712 wanted 24 found 27

The first one is very easy to hit while the second one happens much less
frequently, except for very large trees (in that test case, snapshots
with 100000 files having large xattrs to get deep and wide trees).
Less frequently, at least one BUG_ON can be hit:

 [1631742.130080] ------------[ cut here ]------------
 [1631742.130625] kernel BUG at fs/btrfs/ctree.c:1806!
 [1631742.131188] invalid opcode: 0000 [#6] SMP DEBUG_PAGEALLOC PTI
 [1631742.131726] CPU: 1 PID: 13394 Comm: btrfs Tainted: G    B D W         5.0.0-rc8-btrfs-next-45 #1
 [1631742.132265] Hardware name: QEMU Standard PC (i440FX + PIIX, 1996), BIOS rel-1.11.2-0-gf9626ccb91-prebuilt.qemu-project.org 04/01/2014
 [1631742.133399] RIP: 0010:read_node_slot+0x122/0x130 [btrfs]
 (...)
 [1631742.135061] RSP: 0018:ffffb530021ebaa0 EFLAGS: 00010246
 [1631742.135615] RAX: ffff93ac8912e000 RBX: 000000000000009d RCX: 0000000000000002
 [1631742.136173] RDX: 000000000000009d RSI: ffff93ac564b0d08 RDI: ffff93ad5b48c000
 [1631742.136759] RBP: ffffb530021ebb7d R08: 0000000000000001 R09: ffffb530021ebb7d
 [1631742.137324] R10: ffffb530021eba70 R11: 0000000000000000 R12: ffff93ac87d0a708
 [1631742.137900] R13: 0000000000000000 R14: 0000000000000000 R15: 0000000000000001
 [1631742.138455] FS:  00007f4cdb1528c0(0000) GS:ffff93ad76a80000(0000) knlGS:0000000000000000
 [1631742.139010] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
 [1631742.139568] CR2: 00007f5acb3d0420 CR3: 000000012be3e006 CR4: 00000000003606e0
 [1631742.140131] DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
 [1631742.140719] DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000fffe0ff0 DR7: 0000000000000400
 [1631742.141272] Call Trace:
 [1631742.141826]  ? do_raw_spin_unlock+0x49/0xc0
 [1631742.142390]  tree_advance+0x173/0x1d0 [btrfs]
 [1631742.142948]  btrfs_compare_trees+0x268/0x690 [btrfs]
 [1631742.143533]  ? process_extent+0x1070/0x1070 [btrfs]
 [1631742.144088]  btrfs_ioctl_send+0x1037/0x1270 [btrfs]
 [1631742.144645]  _btrfs_ioctl_send+0x80/0x110 [btrfs]
 [1631742.145161]  ? trace_sched_stick_numa+0xe0/0xe0
 [1631742.145685]  btrfs_ioctl+0x13fe/0x3120 [btrfs]
 [1631742.146179]  ? account_entity_enqueue+0xd3/0x100
 [1631742.146662]  ? reweight_entity+0x154/0x1a0
 [1631742.147135]  ? update_curr+0x20/0x2a0
 [1631742.147593]  ? check_preempt_wakeup+0x103/0x250
 [1631742.148053]  ? do_vfs_ioctl+0xa2/0x6f0
 [1631742.148510]  ? btrfs_ioctl_get_supported_features+0x30/0x30 [btrfs]
 [1631742.148942]  do_vfs_ioctl+0xa2/0x6f0
 [1631742.149361]  ? __fget+0x113/0x200
 [1631742.149767]  ksys_ioctl+0x70/0x80
 [1631742.150159]  __x64_sys_ioctl+0x16/0x20
 [1631742.150543]  do_syscall_64+0x60/0x1b0
 [1631742.150931]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x49/0xbe
 [1631742.151326] RIP: 0033:0x7f4cd9f5add7
 (...)
 [1631742.152509] RSP: 002b:00007ffe91017708 EFLAGS: 00000202 ORIG_RAX: 0000000000000010
 [1631742.152892] RAX: ffffffffffffffda RBX: 0000000000000105 RCX: 00007f4cd9f5add7
 [1631742.153268] RDX: 00007ffe91017790 RSI: 0000000040489426 RDI: 0000000000000007
 [1631742.153633] RBP: 0000000000000007 R08: 00007f4cd9e79700 R09: 00007f4cd9e79700
 [1631742.153999] R10: 00007f4cd9e799d0 R11: 0000000000000202 R12: 0000000000000003
 [1631742.154365] R13: 0000555dfae53020 R14: 0000000000000000 R15: 0000000000000001
 (...)
 [1631742.156696] ---[ end trace 5dac9f96dcc3fd6b ]---

That BUG_ON happens because while send is using a node, that node is COWed
by a concurrent deduplication, gets freed and gets reused as a leaf (because
a transaction commit happened in between), so when it attempts to read a
slot from the extent buffer, at ctree.c:read_node_slot(), the extent buffer
contents were wiped out and it now matches a leaf (which can even belong to
some other tree now), hitting the BUG_ON(level == 0).

Fix this concurrency issue by not allowing send and deduplication to run
in parallel if both operate on the same readonly trees, returning EAGAIN
to user space and logging an exlicit warning in dmesg/syslog.

[1] https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=be6821f82c3cc36e026f5afd10249988852b35ea
[2] https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=6f2f0b394b54e2b159ef969a0b5274e9bbf82ff2
[3] https://lore.kernel.org/linux-btrfs/CAL3q7H7iqSEEyFaEtpRZw3cp613y+4k2Q8b4W7mweR3tZA05bQ@mail.gmail.com/

CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: send, flush dellaloc in order to avoid data loss

When we set a subvolume to read-only mode we do not flush dellaloc for any
of its inodes (except if the filesystem is mounted with -o flushoncommit),
since it does not affect correctness for any subsequent operations - except
for a future send operation. The send operation will not be able to see the
delalloc data since the respective file extent items, inode item updates,
backreferences, etc, have not hit yet the subvolume and extent trees.

Effectively this means data loss, since the send stream will not contain
any data from existing delalloc. Another problem from this is that if the
writeback starts and finishes while the send operation is in progress, we
have the subvolume tree being being modified concurrently which can result
in send failing unexpectedly with EIO or hitting runtime errors, assertion
failures or hitting BUG_ONs, etc.

Simple reproducer:

  $ mkfs.btrfs -f /dev/sdb
  $ mount /dev/sdb /mnt

  $ btrfs subvolume create /mnt/sv
  $ xfs_io -f -c "pwrite -S 0xea 0 108K" /mnt/sv/foo

  $ btrfs property set /mnt/sv ro true
  $ btrfs send -f /tmp/send.stream /mnt/sv

  $ od -t x1 -A d /mnt/sv/foo
  0000000 ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea ea
  *
  0110592

  $ umount /mnt
  $ mkfs.btrfs -f /dev/sdc
  $ mount /dev/sdc /mnt

  $ btrfs receive -f /tmp/send.stream /mnt
  $ echo $?
  0
  $ od -t x1 -A d /mnt/sv/foo
  0000000
  # ---> empty file

Since this a problem that affects send only, fix it in send by flushing
dellaloc for all the roots used by the send operation before send starts
to process the commit roots.

This is a problem that affects send since it was introduced (commit
31db9f7c23fbf7 ("Btrfs: introduce BTRFS_IOC_SEND for btrfs send/receive"))
but backporting it to older kernels has some dependencies:

- For kernels between 3.19 and 4.20, it depends on commit 3cd24c698004d2
  ("btrfs: use tagged writepage to mitigate livelock of snapshot") because
  the function btrfs_start_delalloc_snapshot() does not exist before that
  commit. So one has to either pick that commit or replace the calls to
  btrfs_start_delalloc_snapshot() in this patch with calls to
  btrfs_start_delalloc_inodes().

- For kernels older than 3.19 it also requires commit e5fa8f865b3324
  ("Btrfs: ensure send always works on roots without orphans") because
  it depends on the function ensure_commit_roots_uptodate() which that
  commits introduced.

- No dependencies for 5.0+ kernels.

A test case for fstests follows soon.

CC: stable@vger.kernel.org # 3.19+
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: do not start a transaction during fiemap

During fiemap, for regular extents (non inline) we need to check if they
are shared and if they are, set the shared bit. Checking if an extent is
shared requires checking the delayed references of the currently running
transaction, since some reference might have not yet hit the extent tree
and be only in the in-memory delayed references.

However we were using a transaction join for this, which creates a new
transaction when there is no transaction currently running. That means
that two more potential failures can happen: creating the transaction and
committing it. Further, if no write activity is currently happening in the
system, and fiemap calls keep being done, we end up creating and
committing transactions that do nothing.

In some extreme cases this can result in the commit of the transaction
created by fiemap to fail with ENOSPC when updating the root item of a
subvolume tree because a join does not reserve any space, leading to a
trace like the following:

 heisenberg kernel: ------------[ cut here ]------------
 heisenberg kernel: BTRFS: Transaction aborted (error -28)
 heisenberg kernel: WARNING: CPU: 0 PID: 7137 at fs/btrfs/root-tree.c:136 btrfs_update_root+0x22b/0x320 [btrfs]
(...)
 heisenberg kernel: CPU: 0 PID: 7137 Comm: btrfs-transacti Not tainted 4.19.0-4-amd64 #1 Debian 4.19.28-2
 heisenberg kernel: Hardware name: FUJITSU LIFEBOOK U757/FJNB2A5, BIOS Version 1.21 03/19/2018
 heisenberg kernel: RIP: 0010:btrfs_update_root+0x22b/0x320 [btrfs]
(...)
 heisenberg kernel: RSP: 0018:ffffb5448828bd40 EFLAGS: 00010286
 heisenberg kernel: RAX: 0000000000000000 RBX: ffff8ed56bccef50 RCX: 0000000000000006
 heisenberg kernel: RDX: 0000000000000007 RSI: 0000000000000092 RDI: ffff8ed6bda166a0
 heisenberg kernel: RBP: 00000000ffffffe4 R08: 00000000000003df R09: 0000000000000007
 heisenberg kernel: R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000001 R12: ffff8ed63396a078
 heisenberg kernel: R13: ffff8ed092d7c800 R14: ffff8ed64f5db028 R15: ffff8ed6bd03d068
 heisenberg kernel: FS:  0000000000000000(0000) GS:ffff8ed6bda00000(0000) knlGS:0000000000000000
 heisenberg kernel: CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
 heisenberg kernel: CR2: 00007f46f75f8000 CR3: 0000000310a0a002 CR4: 00000000003606f0
 heisenberg kernel: DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
 heisenberg kernel: DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000fffe0ff0 DR7: 0000000000000400
 heisenberg kernel: Call Trace:
 heisenberg kernel:  commit_fs_roots+0x166/0x1d0 [btrfs]
 heisenberg kernel:  ? _cond_resched+0x15/0x30
 heisenberg kernel:  ? btrfs_run_delayed_refs+0xac/0x180 [btrfs]
 heisenberg kernel:  btrfs_commit_transaction+0x2bd/0x870 [btrfs]
 heisenberg kernel:  ? start_transaction+0x9d/0x3f0 [btrfs]
 heisenberg kernel:  transaction_kthread+0x147/0x180 [btrfs]
 heisenberg kernel:  ? btrfs_cleanup_transaction+0x530/0x530 [btrfs]
 heisenberg kernel:  kthread+0x112/0x130
 heisenberg kernel:  ? kthread_bind+0x30/0x30
 heisenberg kernel:  ret_from_fork+0x35/0x40
 heisenberg kernel: ---[ end trace 05de912e30e012d9 ]---

Since fiemap (and btrfs_check_shared()) is a read-only operation, do not do
a transaction join to avoid the overhead of creating a new transaction (if
there is currently no running transaction) and introducing a potential
point of failure when the new transaction gets committed, instead use a
transaction attach to grab a handle for the currently running transaction
if any.

Reported-by: Christoph Anton Mitterer <calestyo@scientia.net>
Link: https://lore.kernel.org/linux-btrfs/b2a668d7124f1d3e410367f587926f622b3f03a4.camel@scientia.net/
Fixes: afce772e87c36c ("btrfs: fix check_shared for fiemap ioctl")
CC: stable@vger.kernel.org # 4.14+
Reviewed-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from btrfs_set_disk_extent_flags

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from btrfs_add_delayed_extent_op

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from emit_last_fiemap_cache

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from CHECK_FE_ALIGNED

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from from tree_advance

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from tree_move_down

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from btrfs_extend_item

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from btrfs_truncate_item

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove unused parameter fs_info from split_item

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: qgroup: Don't scan leaf if we're modifying reloc tree

Since reloc tree doesn't contribute to qgroup numbers, just skip them.

This should catch the final cause of unnecessary data ref processing
when running balance of metadata with qgroups on.

The 4G data 16 snapshots test (*) should explain it pretty well:

             | delayed subtree | refactor delayed ref | this patch
---------------------------------------------------------------------
relocated    |           22653 |                22673 |         22744
qgroup dirty |          122792 |                48360 |            70
time         |          24.494 |               11.606 |         3.944

Finally, we're at the stage where qgroup + metadata balance cost no
obvious overhead.

Test environment:

Test VM:
- vRAM 8G
- vCPU 8
- block dev vitrio-blk, 'unsafe' cache mode
- host block 850evo

Test workload:
- Copy 4G data from /usr/ to one subvolume
- Create 16 snapshots of that subvolume, and modify 3 files in each
  snapshot
- Enable quota, rescan
- Time "btrfs balance start -m"

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: extent-tree: Use btrfs_ref to refactor btrfs_free_extent()

Similar to btrfs_inc_extent_ref(), use btrfs_ref to replace the long
parameter list and the confusing @owner parameter.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: extent-tree: Use btrfs_ref to refactor btrfs_inc_extent_ref()

Use the new btrfs_ref structure and replace parameter list to clean up
the usage of owner and level to distinguish the extent types.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: extent-tree: Use btrfs_ref to refactor add_pinned_bytes()

Since add_pinned_bytes() only needs to know if the extent is metadata
and if it's a chunk tree extent, btrfs_ref is a perfect match for it, as
we don't need various owner/level trick to determine extent type.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: ref-verify: Use btrfs_ref to refactor btrfs_ref_tree_mod()

It's a perfect match for btrfs_ref_tree_mod() to use btrfs_ref, as
btrfs_ref describes a metadata/data reference update comprehensively.

Now we have one less function use confusing owner/level trick.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: delayed-ref: Use btrfs_ref to refactor btrfs_add_delayed_data_ref()

Just like btrfs_add_delayed_tree_ref(), use btrfs_ref to refactor
btrfs_add_delayed_data_ref().

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: delayed-ref: Use btrfs_ref to refactor btrfs_add_delayed_tree_ref()

btrfs_add_delayed_tree_ref() has a longer and longer parameter list, and
some callers like btrfs_inc_extent_ref() are using @owner as level for
delayed tree ref.

Instead of making the parameter list longer, use btrfs_ref to refactor
it, so each parameter assignment should be self-explaining without dirty
level/owner trick, and provides the basis for later refactoring.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: extent-tree: Open-code process_func in __btrfs_mod_ref

The process_func function pointer is local to __btrfs_mod_ref() and
points to either btrfs_inc_extent_ref() or btrfs_free_extent().

Open code it to make later delayed ref refactor easier, so we can
refactor btrfs_inc_extent_ref() and btrfs_free_extent() in different
patches.

Reviewed-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: delayed-ref: Introduce better documented delayed ref structures

Current delayed ref interface has several problems:

- Longer and longer parameter lists
  bytenr
  num_bytes
  parent
  ---------- so far so good
  ref_root
  owner
  offset
  ---------- I don't feel good now

- Different interpretation of the same parameter

  Above @owner for data ref is inode number (u64),
  while for tree ref, it's level (int).

  They are even in different size range.
  For level we only need 0 ~ 8, while for ino it's
  BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID ~ BTRFS_LAST_FREE_OBJECTID.

  And @offset doesn't even make sense for tree ref.

  Such parameter reuse may look clever as an hidden union, but it
  destroys code readability.

To solve both problems, we introduce a new structure, btrfs_ref to solve
them:

- Structure instead of long parameter list
  This makes later expansion easier, and is better documented.

- Use btrfs_ref::type to distinguish data and tree ref

- Use proper union to store data/tree ref specific structures.

- Use separate functions to fill data/tree ref data, with a common generic
  function to fill common bytenr/num_bytes members.

All parameters will find its place in btrfs_ref, and an extra member,
@real_root, inspired by ref-verify code, is newly introduced for later
qgroup code, to record which tree is triggered by this extent modification.

This patch doesn't touch any code, but provides the basis for further
refactoring.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: do not start a transaction at iterate_extent_inodes()

When finding out which inodes have references on a particular extent, done
by backref.c:iterate_extent_inodes(), from the BTRFS_IOC_LOGICAL_INO (both
v1 and v2) ioctl and from scrub we use the transaction join API to grab a
reference on the currently running transaction, since in order to give
accurate results we need to inspect the delayed references of the currently
running transaction.

However, if there is currently no running transaction, the join operation
will create a new transaction. This is inefficient as the transaction will
eventually be committed, doing unnecessary IO and introducing a potential
point of failure that will lead to a transaction abort due to -ENOSPC, as
recently reported [1].

That's because the join, creates the transaction but does not reserve any
space, so when attempting to update the root item of the root passed to
btrfs_join_transaction(), during the transaction commit, we can end up
failling with -ENOSPC. Users of a join operation are supposed to actually
do some filesystem changes and reserve space by some means, which is not
the case of iterate_extent_inodes(), it is a read-only operation for all
contextes from which it is called.

The reported [1] -ENOSPC failure stack trace is the following:

 heisenberg kernel: ------------[ cut here ]------------
 heisenberg kernel: BTRFS: Transaction aborted (error -28)
 heisenberg kernel: WARNING: CPU: 0 PID: 7137 at fs/btrfs/root-tree.c:136 btrfs_update_root+0x22b/0x320 [btrfs]
(...)
 heisenberg kernel: CPU: 0 PID: 7137 Comm: btrfs-transacti Not tainted 4.19.0-4-amd64 #1 Debian 4.19.28-2
 heisenberg kernel: Hardware name: FUJITSU LIFEBOOK U757/FJNB2A5, BIOS Version 1.21 03/19/2018
 heisenberg kernel: RIP: 0010:btrfs_update_root+0x22b/0x320 [btrfs]
(...)
 heisenberg kernel: RSP: 0018:ffffb5448828bd40 EFLAGS: 00010286
 heisenberg kernel: RAX: 0000000000000000 RBX: ffff8ed56bccef50 RCX: 0000000000000006
 heisenberg kernel: RDX: 0000000000000007 RSI: 0000000000000092 RDI: ffff8ed6bda166a0
 heisenberg kernel: RBP: 00000000ffffffe4 R08: 00000000000003df R09: 0000000000000007
 heisenberg kernel: R10: 0000000000000000 R11: 0000000000000001 R12: ffff8ed63396a078
 heisenberg kernel: R13: ffff8ed092d7c800 R14: ffff8ed64f5db028 R15: ffff8ed6bd03d068
 heisenberg kernel: FS:  0000000000000000(0000) GS:ffff8ed6bda00000(0000) knlGS:0000000000000000
 heisenberg kernel: CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
 heisenberg kernel: CR2: 00007f46f75f8000 CR3: 0000000310a0a002 CR4: 00000000003606f0
 heisenberg kernel: DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
 heisenberg kernel: DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000fffe0ff0 DR7: 0000000000000400
 heisenberg kernel: Call Trace:
 heisenberg kernel:  commit_fs_roots+0x166/0x1d0 [btrfs]
 heisenberg kernel:  ? _cond_resched+0x15/0x30
 heisenberg kernel:  ? btrfs_run_delayed_refs+0xac/0x180 [btrfs]
 heisenberg kernel:  btrfs_commit_transaction+0x2bd/0x870 [btrfs]
 heisenberg kernel:  ? start_transaction+0x9d/0x3f0 [btrfs]
 heisenberg kernel:  transaction_kthread+0x147/0x180 [btrfs]
 heisenberg kernel:  ? btrfs_cleanup_transaction+0x530/0x530 [btrfs]
 heisenberg kernel:  kthread+0x112/0x130
 heisenberg kernel:  ? kthread_bind+0x30/0x30
 heisenberg kernel:  ret_from_fork+0x35/0x40
 heisenberg kernel: ---[ end trace 05de912e30e012d9 ]---

So fix that by using the attach API, which does not create a transaction
when there is currently no running transaction.

[1] https://lore.kernel.org/linux-btrfs/b2a668d7124f1d3e410367f587926f622b3f03a4.camel@scientia.net/

Reported-by: Zygo Blaxell <ce3g8jdj@umail.furryterror.org>
CC: stable@vger.kernel.org # 4.4+
Signed-off-by: Filipe Manana <fdmanana@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from device in btrfs_rm_dev_replace_free_srcdev

We can read fs_info from the device and can drop it from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from device in btrfs_scrub_cancel_dev

We can read fs_info from the device and can drop it from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from device in btrfs_rm_dev_item

We can read fs_info from the device and can drop it from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from eb in __push_leaf_left

We can read fs_info from extent buffer and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from eb in __push_leaf_right

We can read fs_info from extent buffer and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove bio_offset argument from submit_bio_hook

None of the implementers of the submit_bio_hook use the bio_offset
parameter, simply remove it. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Always pass 0 bio_offset for btree_submit_bio_start

The btree submit hook queues the async csum and forwards the bio_offset
parameter passed to btree_submit_bio_hook. This is redundant since
btree_submit_bio_start calls btree_csum_one_bio which doesn't use the
offset at all. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Pass 0 for bio_offset to btrfs_wq_submit_bio

Buffered writeback always calls btrfs_csum_one_bio with the last 2
arguments being 0 irrespective of what the bio_offset has been passed to
btrfs_submit_bio_start. Make this apparent by explicitly passing 0 for
bio_offset when calling btrfs_wq_submit_bio from btrfs_submit_bio_hook.
This will allow for further simplifications down the line. No functional
changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove 'tree' argument from read_extent_buffer_pages

This function always uses the btree inode's io_tree. Stop taking the
tree as a function argument and instead access it internally from
read_extent_buffer_pages. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Change submit_bio_hook to taking an inode directly

The only possible 'private_data' that is passed to this function is
actually an inode. Make that explicit by changing the signature of the
call back. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Define submit_bio_hook's type directly

There is no need to use a typedef to define the type of the function and
then use that to define the respective member in extent_io_ops.  Define
struct's member directly. No functional changes.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in search_free_space_info

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.  Though the transaction is also availabe, it's not
guaranteed to be non-NULL.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in btrfs_find_space_cluster

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in write_pinned_extent_entries

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in load_free_space_cache

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in lookup_free_space_inode

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in pin_down_extent

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from block group in next_block_group

We can read fs_info from the block group cache structure and can drop it
from the parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: remove no longer used function to run delayed refs asynchronously

It used to be called from only two places (truncate path and releasing a
transaction handle), but commits 28bad2125767c5 ("btrfs: fix truncate
throttling") and db2462a6ad3dc4 ("btrfs: don't run delayed refs in the end
transaction logic") removed their calls to this function, so it's not used
anymore. Just remove it and all its helpers.

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

btrfs: cleanup btrfs_setxattr_trans and drop transaction parameter

Previous patch made sure that btrfs_setxattr_trans() is called only when
transaction NULL.  Clean up btrfs_setxattr_trans() and drop the
parameter.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: split btrfs_setxattr calls regarding transaction

When the caller has already created the transaction handle,
btrfs_setxattr() will use it. Also adds assert in btrfs_setxattr().

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: remove redundant readonly root check in btrfs_setxattr_trans

btrfs_setxattr_trans() is called by 5 functions as below and all of them
do updates. None of them would be roun on a read-only root.
So its ok to remove the readonly root check here as it's a high-level
conditon.

1.
  __btrfs_set_acl()
    btrfs_init_acl()
      btrfs_init_inode_security()

2.
  __btrfs_set_acl()
    btrfs_set_acl()

3.
  btrfs_set_prop()
    btrfs_set_prop_trans()
      /                       \
      btrfs_ioctl_setflags()   btrfs_xattr_handler_set_prop()

4.
  btrfs_xattr_handler_set()

5.
  btrfs_initxattrs()
    btrfs_xattr_security_init()
      btrfs_init_inode_security()

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: export btrfs_setxattr

Preparatory patch, as we are going split the calls with and without
transaction to use the respective btrfs_setxattr() and
btrfs_setxattr_trans() functions. Export btrfs_setxattr() for calls
outside of xattr.c.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: rename do_setxattr to btrfs_setxattr

When trans is not NULL btrfs_setxattr() calls do_setxattr() directly
with a check for readonly root. Rename do_setxattr() btrfs_setxattr() in
preparation to call do_setxattr() directly instead.  Preparatory patch,
no functional changes.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: rename btrfs_setxattr to btrfs_setxattr_trans

Rename btrfs_setxattr() to btrfs_setxattr_trans(), so that do_setxattr()
can be renamed to btrfs_setxattr().
Preparatory patch, no functional changes.

Signed-off-by: Anand Jain <anand.jain@oracle.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: trace: Introduce trace events for all btrfs tree locking events

Unlike btrfs_tree_lock() and btrfs_tree_read_lock(), the remaining
functions in locking.c will not sleep, thus doesn't make much sense to
record their execution time.

Those events are introduced mainly for user space tool to audit and
detect lock leakage or dead lock.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: trace: Introduce trace events for sleepable tree lock

There are two tree lock events which can sleep:
- btrfs_tree_read_lock()
- btrfs_tree_lock()

Sometimes we may need to look into the concurrency picture of the fs.
For that case, we need the execution time of above two functions and the
owner of @eb.

Here we introduce a trace events for user space tools like bcc, to get
the execution time of above two functions, and get detailed owner info
where eBPF code can't.

All the overhead is hidden behind the trace events, so if events are not
enabled, there is no overhead.

These trace events also output bytenr and generation, allow them to be
pared with unlock events to pin down deadlock.

Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

Btrfs: remove no longer used member num_dirty_bgs from transaction

The member num_dirty_bgs of struct btrfs_transaction is not used anymore,
it is set and incremented but nothing reads its value anymore. Its last
read use was removed by commit 64403612b73a94 ("btrfs: rework
btrfs_check_space_for_delayed_refs"). So just remove that member.

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

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_run_dev_replace

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_run_dev_stats

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_finish_sprout

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in init_first_rw_device

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in copy_for_split

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in insert_ptr

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in balance_node_right

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in push_node_left

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_write_out_cache

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in create_free_space_inode

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_set_log_full_commit

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_need_log_full_commit

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_create_tree

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in update_block_group

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_write_dirty_block_groups

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in btrfs_setup_space_cache

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: get fs_info from trans in write_one_cache_group

We can read fs_info from the transaction and can drop it from the
parameters.

Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Remove redundant inode argument from btrfs_add_ordered_sum

Ordered csums are keyed off of a btrfs_ordered_extent, which already has
a reference to the inode. This implies that an explicit inode argument
is redundant. So remove it.

Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Nikolay Borisov <nborisov@suse.com>
Reviewed-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>

btrfs: Do mandatory tree block check before submitting bio

There are at least 2 reports about a memory bit flip sneaking into
on-disk data.

Currently we only have a relaxed check triggered at
btrfs_mark_buffer_dirty() time, as it's not mandatory and only for
CONFIG_BTRFS_FS_CHECK_INTEGRITY enabled build, it doesn't help users to
detect such problem.

This patch will address the hole by triggering comprehensive check on
tree blocks before writing it back to disk.

The design points are:

- Timing of the check: Tree block write hook
  This timing is chosen to reduce the overhead.
  The comprehensive check should be as expensive as a checksum
  calculation.
  Doing full check at btrfs_mark_buffer_dirty() is too expensive for end
  user.

- Loose empty leaf check
  Originally for an empty leaf, tree-checker will report error if it's
  not a tree root.

  The problem for such check at write time is:
  * False alert for tree root created in current transaction
    In that case, the commit root still needs to be written to disk.
    And since current root can differ from commit root, then it will
    cause false alert.
    This happens for log tree.

  * False alert for relocated tree block
    Relocated tree block can be written to disk due to memory pressure,
    in that case an empty csum tree root can be written to disk and
    cause false alert, since csum root node hasn't been updated.

  Previous patch of removing comprehensive empty leaf owner check has
  paved the way for this patch.

The example error output will be something like:

  BTRFS critical (device dm-3): corrupt leaf: root=2 block=1350630375424 slot=68, bad key order, prev (10510212874240 169 0) current (1714119868416 169 0)
  BTRFS error (device dm-3): block=1350630375424 write time tree block corruption detected
  BTRFS: error (device dm-3) in btrfs_commit_transaction:2220: errno=-5 IO failure (Error while writing out transaction)
  BTRFS info (device dm-3): forced readonly
  BTRFS warning (device dm-3): Skipping commit of aborted transaction.
  BTRFS: error (device dm-3) in cleanup_transaction:1839: errno=-5 IO failure
  BTRFS info (device dm-3): delayed_refs has NO entry

Reported-by: Leonard Lausen <leonard@lausen.nl>
Signed-off-by: Qu Wenruo <wqu@suse.com>
Signed-off-by: David Sterba <dsterba@suse.com>