Pileus Git - ~andy/linux/blob - fs/ext4/extents_status.c

   1 /*
   2  *  fs/ext4/extents_status.c
   3  *
   4  * Written by Yongqiang Yang <xiaoqiangnk@gmail.com>
   5  * Modified by
   6  *      Allison Henderson <achender@linux.vnet.ibm.com>
   7  *      Hugh Dickins <hughd@google.com>
   8  *      Zheng Liu <wenqing.lz@taobao.com>
   9  *
  10  * Ext4 extents status tree core functions.
  11  */
  12 #include <linux/rbtree.h>
  13 #include "ext4.h"
  14 #include "extents_status.h"
  15 #include "ext4_extents.h"
  16
  17 #include <trace/events/ext4.h>
  18
  19 /*
  20  * According to previous discussion in Ext4 Developer Workshop, we
  21  * will introduce a new structure called io tree to track all extent
  22  * status in order to solve some problems that we have met
  23  * (e.g. Reservation space warning), and provide extent-level locking.
  24  * Delay extent tree is the first step to achieve this goal.  It is
  25  * original built by Yongqiang Yang.  At that time it is called delay
  26  * extent tree, whose goal is only track delayed extents in memory to
  27  * simplify the implementation of fiemap and bigalloc, and introduce
  28  * lseek SEEK_DATA/SEEK_HOLE support.  That is why it is still called
  29  * delay extent tree at the first commit.  But for better understand
  30  * what it does, it has been rename to extent status tree.
  31  *
  32  * Step1:
  33  * Currently the first step has been done.  All delayed extents are
  34  * tracked in the tree.  It maintains the delayed extent when a delayed
  35  * allocation is issued, and the delayed extent is written out or
  36  * invalidated.  Therefore the implementation of fiemap and bigalloc
  37  * are simplified, and SEEK_DATA/SEEK_HOLE are introduced.
  38  *
  39  * The following comment describes the implemenmtation of extent
  40  * status tree and future works.
  41  *
  42  * Step2:
  43  * In this step all extent status are tracked by extent status tree.
  44  * Thus, we can first try to lookup a block mapping in this tree before
  45  * finding it in extent tree.  Hence, single extent cache can be removed
  46  * because extent status tree can do a better job.  Extents in status
  47  * tree are loaded on-demand.  Therefore, the extent status tree may not
  48  * contain all of the extents in a file.  Meanwhile we define a shrinker
  49  * to reclaim memory from extent status tree because fragmented extent
  50  * tree will make status tree cost too much memory.  written/unwritten/-
  51  * hole extents in the tree will be reclaimed by this shrinker when we
  52  * are under high memory pressure.  Delayed extents will not be
  53  * reclimed because fiemap, bigalloc, and seek_data/hole need it.
  54  */
  55
  56 /*
  57  * Extent status tree implementation for ext4.
  58  *
  59  *
  60  * ==========================================================================
  61  * Extent status tree tracks all extent status.
  62  *
  63  * 1. Why we need to implement extent status tree?
  64  *
  65  * Without extent status tree, ext4 identifies a delayed extent by looking
  66  * up page cache, this has several deficiencies - complicated, buggy,
  67  * and inefficient code.
  68  *
  69  * FIEMAP, SEEK_HOLE/DATA, bigalloc, and writeout all need to know if a
  70  * block or a range of blocks are belonged to a delayed extent.
  71  *
  72  * Let us have a look at how they do without extent status tree.
  73  *   -- FIEMAP
  74  *      FIEMAP looks up page cache to identify delayed allocations from holes.
  75  *
  76  *   -- SEEK_HOLE/DATA
  77  *      SEEK_HOLE/DATA has the same problem as FIEMAP.
  78  *
  79  *   -- bigalloc
  80  *      bigalloc looks up page cache to figure out if a block is
  81  *      already under delayed allocation or not to determine whether
  82  *      quota reserving is needed for the cluster.
  83  *
  84  *   -- writeout
  85  *      Writeout looks up whole page cache to see if a buffer is
  86  *      mapped, If there are not very many delayed buffers, then it is
  87  *      time comsuming.
  88  *
  89  * With extent status tree implementation, FIEMAP, SEEK_HOLE/DATA,
  90  * bigalloc and writeout can figure out if a block or a range of
  91  * blocks is under delayed allocation(belonged to a delayed extent) or
  92  * not by searching the extent tree.
  93  *
  94  *
  95  * ==========================================================================
  96  * 2. Ext4 extent status tree impelmentation
  97  *
  98  *   -- extent
  99  *      A extent is a range of blocks which are contiguous logically and
 100  *      physically.  Unlike extent in extent tree, this extent in ext4 is
 101  *      a in-memory struct, there is no corresponding on-disk data.  There
 102  *      is no limit on length of extent, so an extent can contain as many
 103  *      blocks as they are contiguous logically and physically.
 104  *
 105  *   -- extent status tree
 106  *      Every inode has an extent status tree and all allocation blocks
 107  *      are added to the tree with different status.  The extent in the
 108  *      tree are ordered by logical block no.
 109  *
 110  *   -- operations on a extent status tree
 111  *      There are three important operations on a delayed extent tree: find
 112  *      next extent, adding a extent(a range of blocks) and removing a extent.
 113  *
 114  *   -- race on a extent status tree
 115  *      Extent status tree is protected by inode->i_es_lock.
 116  *
 117  *   -- memory consumption
 118  *      Fragmented extent tree will make extent status tree cost too much
 119  *      memory.  Hence, we will reclaim written/unwritten/hole extents from
 120  *      the tree under a heavy memory pressure.
 121  *
 122  *
 123  * ==========================================================================
 124  * 3. Performance analysis
 125  *
 126  *   -- overhead
 127  *      1. There is a cache extent for write access, so if writes are
 128  *      not very random, adding space operaions are in O(1) time.
 129  *
 130  *   -- gain
 131  *      2. Code is much simpler, more readable, more maintainable and
 132  *      more efficient.
 133  *
 134  *
 135  * ==========================================================================
 136  * 4. TODO list
 137  *
 138  *   -- Refactor delayed space reservation
 139  *
 140  *   -- Extent-level locking
 141  */
 142
 143 static struct kmem_cache *ext4_es_cachep;
 144
 145 static int __es_insert_extent(struct inode *inode, struct extent_status *newes);
 146 static int __es_remove_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 147                               ext4_lblk_t end);
 148 static int __es_try_to_reclaim_extents(struct ext4_inode_info *ei,
 149                                        int nr_to_scan);
 150
 151 int __init ext4_init_es(void)
 152 {
 153         ext4_es_cachep = kmem_cache_create("ext4_extent_status",
 154                                            sizeof(struct extent_status),
 155                                            0, (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT), NULL);
 156         if (ext4_es_cachep == NULL)
 157                 return -ENOMEM;
 158         return 0;
 159 }
 160
 161 void ext4_exit_es(void)
 162 {
 163         if (ext4_es_cachep)
 164                 kmem_cache_destroy(ext4_es_cachep);
 165 }
 166
 167 void ext4_es_init_tree(struct ext4_es_tree *tree)
 168 {
 169         tree->root = RB_ROOT;
 170         tree->cache_es = NULL;
 171 }
 172
 173 #ifdef ES_DEBUG__
 174 static void ext4_es_print_tree(struct inode *inode)
 175 {
 176         struct ext4_es_tree *tree;
 177         struct rb_node *node;
 178
 179         printk(KERN_DEBUG "status extents for inode %lu:", inode->i_ino);
 180         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 181         node = rb_first(&tree->root);
 182         while (node) {
 183                 struct extent_status *es;
 184                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 185                 printk(KERN_DEBUG " [%u/%u) %llu %llx",
 186                        es->es_lblk, es->es_len,
 187                        ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 188                 node = rb_next(node);
 189         }
 190         printk(KERN_DEBUG "\n");
 191 }
 192 #else
 193 #define ext4_es_print_tree(inode)
 194 #endif
 195
 196 static inline ext4_lblk_t ext4_es_end(struct extent_status *es)
 197 {
 198         BUG_ON(es->es_lblk + es->es_len < es->es_lblk);
 199         return es->es_lblk + es->es_len - 1;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * search through the tree for an delayed extent with a given offset.  If
 204  * it can't be found, try to find next extent.
 205  */
 206 static struct extent_status *__es_tree_search(struct rb_root *root,
 207                                               ext4_lblk_t lblk)
 208 {
 209         struct rb_node *node = root->rb_node;
 210         struct extent_status *es = NULL;
 211
 212         while (node) {
 213                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 214                 if (lblk < es->es_lblk)
 215                         node = node->rb_left;
 216                 else if (lblk > ext4_es_end(es))
 217                         node = node->rb_right;
 218                 else
 219                         return es;
 220         }
 221
 222         if (es && lblk < es->es_lblk)
 223                 return es;
 224
 225         if (es && lblk > ext4_es_end(es)) {
 226                 node = rb_next(&es->rb_node);
 227                 return node ? rb_entry(node, struct extent_status, rb_node) :
 228                               NULL;
 229         }
 230
 231         return NULL;
 232 }
 233
 234 /*
 235  * ext4_es_find_delayed_extent: find the 1st delayed extent covering @es->lblk
 236  * if it exists, otherwise, the next extent after @es->lblk.
 237  *
 238  * @inode: the inode which owns delayed extents
 239  * @lblk: the offset where we start to search
 240  * @es: delayed extent that we found
 241  */
 242 void ext4_es_find_delayed_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 243                                  struct extent_status *es)
 244 {
 245         struct ext4_es_tree *tree = NULL;
 246         struct extent_status *es1 = NULL;
 247         struct rb_node *node;
 248
 249         BUG_ON(es == NULL);
 250         trace_ext4_es_find_delayed_extent_enter(inode, lblk);
 251
 252         read_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 253         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 254
 255         /* find extent in cache firstly */
 256         es->es_lblk = es->es_len = es->es_pblk = 0;
 257         if (tree->cache_es) {
 258                 es1 = tree->cache_es;
 259                 if (in_range(lblk, es1->es_lblk, es1->es_len)) {
 260                         es_debug("%u cached by [%u/%u) %llu %llx\n",
 261                                  lblk, es1->es_lblk, es1->es_len,
 262                                  ext4_es_pblock(es1), ext4_es_status(es1));
 263                         goto out;
 264                 }
 265         }
 266
 267         es1 = __es_tree_search(&tree->root, lblk);
 268
 269 out:
 270         if (es1 && !ext4_es_is_delayed(es1)) {
 271                 while ((node = rb_next(&es1->rb_node)) != NULL) {
 272                         es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 273                         if (ext4_es_is_delayed(es1))
 274                                 break;
 275                 }
 276         }
 277
 278         if (es1 && ext4_es_is_delayed(es1)) {
 279                 tree->cache_es = es1;
 280                 es->es_lblk = es1->es_lblk;
 281                 es->es_len = es1->es_len;
 282                 es->es_pblk = es1->es_pblk;
 283         }
 284
 285         read_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 286
 287         ext4_es_lru_add(inode);
 288         trace_ext4_es_find_delayed_extent_exit(inode, es);
 289 }
 290
 291 static struct extent_status *
 292 ext4_es_alloc_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk, ext4_lblk_t len,
 293                      ext4_fsblk_t pblk)
 294 {
 295         struct extent_status *es;
 296         es = kmem_cache_alloc(ext4_es_cachep, GFP_ATOMIC);
 297         if (es == NULL)
 298                 return NULL;
 299         es->es_lblk = lblk;
 300         es->es_len = len;
 301         es->es_pblk = pblk;
 302
 303         /*
 304          * We don't count delayed extent because we never try to reclaim them
 305          */
 306         if (!ext4_es_is_delayed(es)) {
 307                 EXT4_I(inode)->i_es_lru_nr++;
 308                 percpu_counter_inc(&EXT4_SB(inode->i_sb)->s_extent_cache_cnt);
 309         }
 310
 311         return es;
 312 }
 313
 314 static void ext4_es_free_extent(struct inode *inode, struct extent_status *es)
 315 {
 316         /* Decrease the lru counter when this es is not delayed */
 317         if (!ext4_es_is_delayed(es)) {
 318                 BUG_ON(EXT4_I(inode)->i_es_lru_nr == 0);
 319                 EXT4_I(inode)->i_es_lru_nr--;
 320                 percpu_counter_dec(&EXT4_SB(inode->i_sb)->s_extent_cache_cnt);
 321         }
 322
 323         kmem_cache_free(ext4_es_cachep, es);
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Check whether or not two extents can be merged
 328  * Condition:
 329  *  - logical block number is contiguous
 330  *  - physical block number is contiguous
 331  *  - status is equal
 332  */
 333 static int ext4_es_can_be_merged(struct extent_status *es1,
 334                                  struct extent_status *es2)
 335 {
 336         if (ext4_es_status(es1) != ext4_es_status(es2))
 337                 return 0;
 338
 339         if (((__u64) es1->es_len) + es2->es_len > 0xFFFFFFFFULL)
 340                 return 0;
 341
 342         if (((__u64) es1->es_lblk) + es1->es_len != es2->es_lblk)
 343                 return 0;
 344
 345         if ((ext4_es_is_written(es1) || ext4_es_is_unwritten(es1)) &&
 346             (ext4_es_pblock(es1) + es1->es_len == ext4_es_pblock(es2)))
 347                 return 1;
 348
 349         if (ext4_es_is_hole(es1))
 350                 return 1;
 351
 352         /* we need to check delayed extent is without unwritten status */
 353         if (ext4_es_is_delayed(es1) && !ext4_es_is_unwritten(es1))
 354                 return 1;
 355
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 static struct extent_status *
 360 ext4_es_try_to_merge_left(struct inode *inode, struct extent_status *es)
 361 {
 362         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 363         struct extent_status *es1;
 364         struct rb_node *node;
 365
 366         node = rb_prev(&es->rb_node);
 367         if (!node)
 368                 return es;
 369
 370         es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 371         if (ext4_es_can_be_merged(es1, es)) {
 372                 es1->es_len += es->es_len;
 373                 rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
 374                 ext4_es_free_extent(inode, es);
 375                 es = es1;
 376         }
 377
 378         return es;
 379 }
 380
 381 static struct extent_status *
 382 ext4_es_try_to_merge_right(struct inode *inode, struct extent_status *es)
 383 {
 384         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 385         struct extent_status *es1;
 386         struct rb_node *node;
 387
 388         node = rb_next(&es->rb_node);
 389         if (!node)
 390                 return es;
 391
 392         es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 393         if (ext4_es_can_be_merged(es, es1)) {
 394                 es->es_len += es1->es_len;
 395                 rb_erase(node, &tree->root);
 396                 ext4_es_free_extent(inode, es1);
 397         }
 398
 399         return es;
 400 }
 401
 402 #ifdef ES_AGGRESSIVE_TEST
 403 static void ext4_es_insert_extent_ext_check(struct inode *inode,
 404                                             struct extent_status *es)
 405 {
 406         struct ext4_ext_path *path = NULL;
 407         struct ext4_extent *ex;
 408         ext4_lblk_t ee_block;
 409         ext4_fsblk_t ee_start;
 410         unsigned short ee_len;
 411         int depth, ee_status, es_status;
 412
 413         path = ext4_ext_find_extent(inode, es->es_lblk, NULL);
 414         if (IS_ERR(path))
 415                 return;
 416
 417         depth = ext_depth(inode);
 418         ex = path[depth].p_ext;
 419
 420         if (ex) {
 421
 422                 ee_block = le32_to_cpu(ex->ee_block);
 423                 ee_start = ext4_ext_pblock(ex);
 424                 ee_len = ext4_ext_get_actual_len(ex);
 425
 426                 ee_status = ext4_ext_is_uninitialized(ex) ? 1 : 0;
 427                 es_status = ext4_es_is_unwritten(es) ? 1 : 0;
 428
 429                 /*
 430                  * Make sure ex and es are not overlap when we try to insert
 431                  * a delayed/hole extent.
 432                  */
 433                 if (!ext4_es_is_written(es) && !ext4_es_is_unwritten(es)) {
 434                         if (in_range(es->es_lblk, ee_block, ee_len)) {
 435                                 pr_warn("ES insert assertation failed for "
 436                                         "inode: %lu we can find an extent "
 437                                         "at block [%d/%d/%llu/%c], but we "
 438                                         "want to add an delayed/hole extent "
 439                                         "[%d/%d/%llu/%llx]\n",
 440                                         inode->i_ino, ee_block, ee_len,
 441                                         ee_start, ee_status ? 'u' : 'w',
 442                                         es->es_lblk, es->es_len,
 443                                         ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 444                         }
 445                         goto out;
 446                 }
 447
 448                 /*
 449                  * We don't check ee_block == es->es_lblk, etc. because es
 450                  * might be a part of whole extent, vice versa.
 451                  */
 452                 if (es->es_lblk < ee_block ||
 453                     ext4_es_pblock(es) != ee_start + es->es_lblk - ee_block) {
 454                         pr_warn("ES insert assertation failed for inode: %lu "
 455                                 "ex_status [%d/%d/%llu/%c] != "
 456                                 "es_status [%d/%d/%llu/%c]\n", inode->i_ino,
 457                                 ee_block, ee_len, ee_start,
 458                                 ee_status ? 'u' : 'w', es->es_lblk, es->es_len,
 459                                 ext4_es_pblock(es), es_status ? 'u' : 'w');
 460                         goto out;
 461                 }
 462
 463                 if (ee_status ^ es_status) {
 464                         pr_warn("ES insert assertation failed for inode: %lu "
 465                                 "ex_status [%d/%d/%llu/%c] != "
 466                                 "es_status [%d/%d/%llu/%c]\n", inode->i_ino,
 467                                 ee_block, ee_len, ee_start,
 468                                 ee_status ? 'u' : 'w', es->es_lblk, es->es_len,
 469                                 ext4_es_pblock(es), es_status ? 'u' : 'w');
 470                 }
 471         } else {
 472                 /*
 473                  * We can't find an extent on disk.  So we need to make sure
 474                  * that we don't want to add an written/unwritten extent.
 475                  */
 476                 if (!ext4_es_is_delayed(es) && !ext4_es_is_hole(es)) {
 477                         pr_warn("ES insert assertation failed for inode: %lu "
 478                                 "can't find an extent at block %d but we want "
 479                                 "to add an written/unwritten extent "
 480                                 "[%d/%d/%llu/%llx]\n", inode->i_ino,
 481                                 es->es_lblk, es->es_lblk, es->es_len,
 482                                 ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 483                 }
 484         }
 485 out:
 486         if (path) {
 487                 ext4_ext_drop_refs(path);
 488                 kfree(path);
 489         }
 490 }
 491
 492 static void ext4_es_insert_extent_ind_check(struct inode *inode,
 493                                             struct extent_status *es)
 494 {
 495         struct ext4_map_blocks map;
 496         int retval;
 497
 498         /*
 499          * Here we call ext4_ind_map_blocks to lookup a block mapping because
 500          * 'Indirect' structure is defined in indirect.c.  So we couldn't
 501          * access direct/indirect tree from outside.  It is too dirty to define
 502          * this function in indirect.c file.
 503          */
 504
 505         map.m_lblk = es->es_lblk;
 506         map.m_len = es->es_len;
 507
 508         retval = ext4_ind_map_blocks(NULL, inode, &map, 0);
 509         if (retval > 0) {
 510                 if (ext4_es_is_delayed(es) || ext4_es_is_hole(es)) {
 511                         /*
 512                          * We want to add a delayed/hole extent but this
 513                          * block has been allocated.
 514                          */
 515                         pr_warn("ES insert assertation failed for inode: %lu "
 516                                 "We can find blocks but we want to add a "
 517                                 "delayed/hole extent [%d/%d/%llu/%llx]\n",
 518                                 inode->i_ino, es->es_lblk, es->es_len,
 519                                 ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 520                         return;
 521                 } else if (ext4_es_is_written(es)) {
 522                         if (retval != es->es_len) {
 523                                 pr_warn("ES insert assertation failed for "
 524                                         "inode: %lu retval %d != es_len %d\n",
 525                                         inode->i_ino, retval, es->es_len);
 526                                 return;
 527                         }
 528                         if (map.m_pblk != ext4_es_pblock(es)) {
 529                                 pr_warn("ES insert assertation failed for "
 530                                         "inode: %lu m_pblk %llu != "
 531                                         "es_pblk %llu\n",
 532                                         inode->i_ino, map.m_pblk,
 533                                         ext4_es_pblock(es));
 534                                 return;
 535                         }
 536                 } else {
 537                         /*
 538                          * We don't need to check unwritten extent because
 539                          * indirect-based file doesn't have it.
 540                          */
 541                         BUG_ON(1);
 542                 }
 543         } else if (retval == 0) {
 544                 if (ext4_es_is_written(es)) {
 545                         pr_warn("ES insert assertation failed for inode: %lu "
 546                                 "We can't find the block but we want to add "
 547                                 "an written extent [%d/%d/%llu/%llx]\n",
 548                                 inode->i_ino, es->es_lblk, es->es_len,
 549                                 ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 550                         return;
 551                 }
 552         }
 553 }
 554
 555 static inline void ext4_es_insert_extent_check(struct inode *inode,
 556                                                struct extent_status *es)
 557 {
 558         /*
 559          * We don't need to worry about the race condition because
 560          * caller takes i_data_sem locking.
 561          */
 562         BUG_ON(!rwsem_is_locked(&EXT4_I(inode)->i_data_sem));
 563         if (ext4_test_inode_flag(inode, EXT4_INODE_EXTENTS))
 564                 ext4_es_insert_extent_ext_check(inode, es);
 565         else
 566                 ext4_es_insert_extent_ind_check(inode, es);
 567 }
 568 #else
 569 static inline void ext4_es_insert_extent_check(struct inode *inode,
 570                                                struct extent_status *es)
 571 {
 572 }
 573 #endif
 574
 575 static int __es_insert_extent(struct inode *inode, struct extent_status *newes)
 576 {
 577         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 578         struct rb_node **p = &tree->root.rb_node;
 579         struct rb_node *parent = NULL;
 580         struct extent_status *es;
 581
 582         while (*p) {
 583                 parent = *p;
 584                 es = rb_entry(parent, struct extent_status, rb_node);
 585
 586                 if (newes->es_lblk < es->es_lblk) {
 587                         if (ext4_es_can_be_merged(newes, es)) {
 588                                 /*
 589                                  * Here we can modify es_lblk directly
 590                                  * because it isn't overlapped.
 591                                  */
 592                                 es->es_lblk = newes->es_lblk;
 593                                 es->es_len += newes->es_len;
 594                                 if (ext4_es_is_written(es) ||
 595                                     ext4_es_is_unwritten(es))
 596                                         ext4_es_store_pblock(es,
 597                                                              newes->es_pblk);
 598                                 es = ext4_es_try_to_merge_left(inode, es);
 599                                 goto out;
 600                         }
 601                         p = &(*p)->rb_left;
 602                 } else if (newes->es_lblk > ext4_es_end(es)) {
 603                         if (ext4_es_can_be_merged(es, newes)) {
 604                                 es->es_len += newes->es_len;
 605                                 es = ext4_es_try_to_merge_right(inode, es);
 606                                 goto out;
 607                         }
 608                         p = &(*p)->rb_right;
 609                 } else {
 610                         BUG_ON(1);
 611                         return -EINVAL;
 612                 }
 613         }
 614
 615         es = ext4_es_alloc_extent(inode, newes->es_lblk, newes->es_len,
 616                                   newes->es_pblk);
 617         if (!es)
 618                 return -ENOMEM;
 619         rb_link_node(&es->rb_node, parent, p);
 620         rb_insert_color(&es->rb_node, &tree->root);
 621
 622 out:
 623         tree->cache_es = es;
 624         return 0;
 625 }
 626
 627 /*
 628  * ext4_es_insert_extent() adds a space to a extent status tree.
 629  *
 630  * ext4_es_insert_extent is called by ext4_da_write_begin and
 631  * ext4_es_remove_extent.
 632  *
 633  * Return 0 on success, error code on failure.
 634  */
 635 int ext4_es_insert_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 636                           ext4_lblk_t len, ext4_fsblk_t pblk,
 637                           unsigned long long status)
 638 {
 639         struct extent_status newes;
 640         ext4_lblk_t end = lblk + len - 1;
 641         int err = 0;
 642
 643         es_debug("add [%u/%u) %llu %llx to extent status tree of inode %lu\n",
 644                  lblk, len, pblk, status, inode->i_ino);
 645
 646         if (!len)
 647                 return 0;
 648
 649         BUG_ON(end < lblk);
 650
 651         newes.es_lblk = lblk;
 652         newes.es_len = len;
 653         ext4_es_store_pblock(&newes, pblk);
 654         ext4_es_store_status(&newes, status);
 655         trace_ext4_es_insert_extent(inode, &newes);
 656
 657         ext4_es_insert_extent_check(inode, &newes);
 658
 659         write_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 660         err = __es_remove_extent(inode, lblk, end);
 661         if (err != 0)
 662                 goto error;
 663         err = __es_insert_extent(inode, &newes);
 664
 665 error:
 666         write_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 667
 668         ext4_es_lru_add(inode);
 669         ext4_es_print_tree(inode);
 670
 671         return err;
 672 }
 673
 674 /*
 675  * ext4_es_lookup_extent() looks up an extent in extent status tree.
 676  *
 677  * ext4_es_lookup_extent is called by ext4_map_blocks/ext4_da_map_blocks.
 678  *
 679  * Return: 1 on found, 0 on not
 680  */
 681 int ext4_es_lookup_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 682                           struct extent_status *es)
 683 {
 684         struct ext4_es_tree *tree;
 685         struct extent_status *es1 = NULL;
 686         struct rb_node *node;
 687         int found = 0;
 688
 689         trace_ext4_es_lookup_extent_enter(inode, lblk);
 690         es_debug("lookup extent in block %u\n", lblk);
 691
 692         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 693         read_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 694
 695         /* find extent in cache firstly */
 696         es->es_lblk = es->es_len = es->es_pblk = 0;
 697         if (tree->cache_es) {
 698                 es1 = tree->cache_es;
 699                 if (in_range(lblk, es1->es_lblk, es1->es_len)) {
 700                         es_debug("%u cached by [%u/%u)\n",
 701                                  lblk, es1->es_lblk, es1->es_len);
 702                         found = 1;
 703                         goto out;
 704                 }
 705         }
 706
 707         node = tree->root.rb_node;
 708         while (node) {
 709                 es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 710                 if (lblk < es1->es_lblk)
 711                         node = node->rb_left;
 712                 else if (lblk > ext4_es_end(es1))
 713                         node = node->rb_right;
 714                 else {
 715                         found = 1;
 716                         break;
 717                 }
 718         }
 719
 720 out:
 721         if (found) {
 722                 BUG_ON(!es1);
 723                 es->es_lblk = es1->es_lblk;
 724                 es->es_len = es1->es_len;
 725                 es->es_pblk = es1->es_pblk;
 726         }
 727
 728         read_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 729
 730         ext4_es_lru_add(inode);
 731         trace_ext4_es_lookup_extent_exit(inode, es, found);
 732         return found;
 733 }
 734
 735 static int __es_remove_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 736                               ext4_lblk_t end)
 737 {
 738         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 739         struct rb_node *node;
 740         struct extent_status *es;
 741         struct extent_status orig_es;
 742         ext4_lblk_t len1, len2;
 743         ext4_fsblk_t block;
 744         int err = 0;
 745
 746         es = __es_tree_search(&tree->root, lblk);
 747         if (!es)
 748                 goto out;
 749         if (es->es_lblk > end)
 750                 goto out;
 751
 752         /* Simply invalidate cache_es. */
 753         tree->cache_es = NULL;
 754
 755         orig_es.es_lblk = es->es_lblk;
 756         orig_es.es_len = es->es_len;
 757         orig_es.es_pblk = es->es_pblk;
 758
 759         len1 = lblk > es->es_lblk ? lblk - es->es_lblk : 0;
 760         len2 = ext4_es_end(es) > end ? ext4_es_end(es) - end : 0;
 761         if (len1 > 0)
 762                 es->es_len = len1;
 763         if (len2 > 0) {
 764                 if (len1 > 0) {
 765                         struct extent_status newes;
 766
 767                         newes.es_lblk = end + 1;
 768                         newes.es_len = len2;
 769                         if (ext4_es_is_written(&orig_es) ||
 770                             ext4_es_is_unwritten(&orig_es)) {
 771                                 block = ext4_es_pblock(&orig_es) +
 772                                         orig_es.es_len - len2;
 773                                 ext4_es_store_pblock(&newes, block);
 774                         }
 775                         ext4_es_store_status(&newes, ext4_es_status(&orig_es));
 776                         err = __es_insert_extent(inode, &newes);
 777                         if (err) {
 778                                 es->es_lblk = orig_es.es_lblk;
 779                                 es->es_len = orig_es.es_len;
 780                                 goto out;
 781                         }
 782                 } else {
 783                         es->es_lblk = end + 1;
 784                         es->es_len = len2;
 785                         if (ext4_es_is_written(es) ||
 786                             ext4_es_is_unwritten(es)) {
 787                                 block = orig_es.es_pblk + orig_es.es_len - len2;
 788                                 ext4_es_store_pblock(es, block);
 789                         }
 790                 }
 791                 goto out;
 792         }
 793
 794         if (len1 > 0) {
 795                 node = rb_next(&es->rb_node);
 796                 if (node)
 797                         es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 798                 else
 799                         es = NULL;
 800         }
 801
 802         while (es && ext4_es_end(es) <= end) {
 803                 node = rb_next(&es->rb_node);
 804                 rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
 805                 ext4_es_free_extent(inode, es);
 806                 if (!node) {
 807                         es = NULL;
 808                         break;
 809                 }
 810                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 811         }
 812
 813         if (es && es->es_lblk < end + 1) {
 814                 ext4_lblk_t orig_len = es->es_len;
 815
 816                 len1 = ext4_es_end(es) - end;
 817                 es->es_lblk = end + 1;
 818                 es->es_len = len1;
 819                 if (ext4_es_is_written(es) || ext4_es_is_unwritten(es)) {
 820                         block = es->es_pblk + orig_len - len1;
 821                         ext4_es_store_pblock(es, block);
 822                 }
 823         }
 824
 825 out:
 826         return err;
 827 }
 828
 829 /*
 830  * ext4_es_remove_extent() removes a space from a extent status tree.
 831  *
 832  * Return 0 on success, error code on failure.
 833  */
 834 int ext4_es_remove_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 835                           ext4_lblk_t len)
 836 {
 837         ext4_lblk_t end;
 838         int err = 0;
 839
 840         trace_ext4_es_remove_extent(inode, lblk, len);
 841         es_debug("remove [%u/%u) from extent status tree of inode %lu\n",
 842                  lblk, len, inode->i_ino);
 843
 844         if (!len)
 845                 return err;
 846
 847         end = lblk + len - 1;
 848         BUG_ON(end < lblk);
 849
 850         write_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 851         err = __es_remove_extent(inode, lblk, end);
 852         write_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 853         ext4_es_print_tree(inode);
 854         return err;
 855 }
 856
 857 int ext4_es_zeroout(struct inode *inode, struct ext4_extent *ex)
 858 {
 859         ext4_lblk_t  ee_block;
 860         ext4_fsblk_t ee_pblock;
 861         unsigned int ee_len;
 862
 863         ee_block  = le32_to_cpu(ex->ee_block);
 864         ee_len    = ext4_ext_get_actual_len(ex);
 865         ee_pblock = ext4_ext_pblock(ex);
 866
 867         if (ee_len == 0)
 868                 return 0;
 869
 870         return ext4_es_insert_extent(inode, ee_block, ee_len, ee_pblock,
 871                                      EXTENT_STATUS_WRITTEN);
 872 }
 873
 874 static int ext4_es_shrink(struct shrinker *shrink, struct shrink_control *sc)
 875 {
 876         struct ext4_sb_info *sbi = container_of(shrink,
 877                                         struct ext4_sb_info, s_es_shrinker);
 878         struct ext4_inode_info *ei;
 879         struct list_head *cur, *tmp, scanned;
 880         int nr_to_scan = sc->nr_to_scan;
 881         int ret, nr_shrunk = 0;
 882
 883         ret = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_extent_cache_cnt);
 884         trace_ext4_es_shrink_enter(sbi->s_sb, nr_to_scan, ret);
 885
 886         if (!nr_to_scan)
 887                 return ret;
 888
 889         INIT_LIST_HEAD(&scanned);
 890
 891         spin_lock(&sbi->s_es_lru_lock);
 892         list_for_each_safe(cur, tmp, &sbi->s_es_lru) {
 893                 list_move_tail(cur, &scanned);
 894
 895                 ei = list_entry(cur, struct ext4_inode_info, i_es_lru);
 896
 897                 read_lock(&ei->i_es_lock);
 898                 if (ei->i_es_lru_nr == 0) {
 899                         read_unlock(&ei->i_es_lock);
 900                         continue;
 901                 }
 902                 read_unlock(&ei->i_es_lock);
 903
 904                 write_lock(&ei->i_es_lock);
 905                 ret = __es_try_to_reclaim_extents(ei, nr_to_scan);
 906                 write_unlock(&ei->i_es_lock);
 907
 908                 nr_shrunk += ret;
 909                 nr_to_scan -= ret;
 910                 if (nr_to_scan == 0)
 911                         break;
 912         }
 913         list_splice_tail(&scanned, &sbi->s_es_lru);
 914         spin_unlock(&sbi->s_es_lru_lock);
 915
 916         ret = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_extent_cache_cnt);
 917         trace_ext4_es_shrink_exit(sbi->s_sb, nr_shrunk, ret);
 918         return ret;
 919 }
 920
 921 void ext4_es_register_shrinker(struct super_block *sb)
 922 {
 923         struct ext4_sb_info *sbi;
 924
 925         sbi = EXT4_SB(sb);
 926         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_es_lru);
 927         spin_lock_init(&sbi->s_es_lru_lock);
 928         sbi->s_es_shrinker.shrink = ext4_es_shrink;
 929         sbi->s_es_shrinker.seeks = DEFAULT_SEEKS;
 930         register_shrinker(&sbi->s_es_shrinker);
 931 }
 932
 933 void ext4_es_unregister_shrinker(struct super_block *sb)
 934 {
 935         unregister_shrinker(&EXT4_SB(sb)->s_es_shrinker);
 936 }
 937
 938 void ext4_es_lru_add(struct inode *inode)
 939 {
 940         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 941         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
 942
 943         spin_lock(&sbi->s_es_lru_lock);
 944         if (list_empty(&ei->i_es_lru))
 945                 list_add_tail(&ei->i_es_lru, &sbi->s_es_lru);
 946         else
 947                 list_move_tail(&ei->i_es_lru, &sbi->s_es_lru);
 948         spin_unlock(&sbi->s_es_lru_lock);
 949 }
 950
 951 void ext4_es_lru_del(struct inode *inode)
 952 {
 953         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 954         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
 955
 956         spin_lock(&sbi->s_es_lru_lock);
 957         if (!list_empty(&ei->i_es_lru))
 958                 list_del_init(&ei->i_es_lru);
 959         spin_unlock(&sbi->s_es_lru_lock);
 960 }
 961
 962 static int __es_try_to_reclaim_extents(struct ext4_inode_info *ei,
 963                                        int nr_to_scan)
 964 {
 965         struct inode *inode = &ei->vfs_inode;
 966         struct ext4_es_tree *tree = &ei->i_es_tree;
 967         struct rb_node *node;
 968         struct extent_status *es;
 969         int nr_shrunk = 0;
 970
 971         if (ei->i_es_lru_nr == 0)
 972                 return 0;
 973
 974         node = rb_first(&tree->root);
 975         while (node != NULL) {
 976                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 977                 node = rb_next(&es->rb_node);
 978                 /*
 979                  * We can't reclaim delayed extent from status tree because
 980                  * fiemap, bigallic, and seek_data/hole need to use it.
 981                  */
 982                 if (!ext4_es_is_delayed(es)) {
 983                         rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
 984                         ext4_es_free_extent(inode, es);
 985                         nr_shrunk++;
 986                         if (--nr_to_scan == 0)
 987                                 break;
 988                 }
 989         }
 990         tree->cache_es = NULL;
 991         return nr_shrunk;
 992 }