kernel/fs/f2fs/data.c

   1 /*
   2  * fs/f2fs/data.c
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   5  *             http://www.samsung.com/
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/f2fs_fs.h>
  13 #include <linux/buffer_head.h>
  14 #include <linux/mpage.h>
  15 #include <linux/writeback.h>
  16 #include <linux/backing-dev.h>
  17 #include <linux/blkdev.h>
  18 #include <linux/bio.h>
  19 #include <linux/prefetch.h>
  20 #include <linux/uio.h>
  21
  22 #include "f2fs.h"
  23 #include "node.h"
  24 #include "segment.h"
  25 #include "trace.h"
  26 #include <trace/events/f2fs.h>
  27
  28 static struct kmem_cache *extent_tree_slab;
  29 static struct kmem_cache *extent_node_slab;
  30
  31 static void f2fs_read_end_io(struct bio *bio, int err)
  32 {
  33         struct bio_vec *bvec;
  34         int i;
  35
  36         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  37                 struct page *page = bvec->bv_page;
  38
  39                 if (!err) {
  40                         SetPageUptodate(page);
  41                 } else {
  42                         ClearPageUptodate(page);
  43                         SetPageError(page);
  44                 }
  45                 unlock_page(page);
  46         }
  47         bio_put(bio);
  48 }
  49
  50 static void f2fs_write_end_io(struct bio *bio, int err)
  51 {
  52         struct f2fs_sb_info *sbi = bio->bi_private;
  53         struct bio_vec *bvec;
  54         int i;
  55
  56         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  57                 struct page *page = bvec->bv_page;
  58
  59                 if (unlikely(err)) {
  60                         set_page_dirty(page);
  61                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
  62                         f2fs_stop_checkpoint(sbi);
  63                 }
  64                 end_page_writeback(page);
  65                 dec_page_count(sbi, F2FS_WRITEBACK);
  66         }
  67
  68         if (!get_pages(sbi, F2FS_WRITEBACK) &&
  69                         !list_empty(&sbi->cp_wait.task_list))
  70                 wake_up(&sbi->cp_wait);
  71
  72         bio_put(bio);
  73 }
  74
  75 /*
  76  * Low-level block read/write IO operations.
  77  */
  78 static struct bio *__bio_alloc(struct f2fs_sb_info *sbi, block_t blk_addr,
  79                                 int npages, bool is_read)
  80 {
  81         struct bio *bio;
  82
  83         /* No failure on bio allocation */
  84         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, npages);
  85
  86         bio->bi_bdev = sbi->sb->s_bdev;
  87         bio->bi_iter.bi_sector = SECTOR_FROM_BLOCK(blk_addr);
  88         bio->bi_end_io = is_read ? f2fs_read_end_io : f2fs_write_end_io;
  89         bio->bi_private = sbi;
  90
  91         return bio;
  92 }
  93
  94 static void __submit_merged_bio(struct f2fs_bio_info *io)
  95 {
  96         struct f2fs_io_info *fio = &io->fio;
  97
  98         if (!io->bio)
  99                 return;
 100
 101         if (is_read_io(fio->rw))
 102                 trace_f2fs_submit_read_bio(io->sbi->sb, fio, io->bio);
 103         else
 104                 trace_f2fs_submit_write_bio(io->sbi->sb, fio, io->bio);
 105
 106         submit_bio(fio->rw, io->bio);
 107         io->bio = NULL;
 108 }
 109
 110 void f2fs_submit_merged_bio(struct f2fs_sb_info *sbi,
 111                                 enum page_type type, int rw)
 112 {
 113         enum page_type btype = PAGE_TYPE_OF_BIO(type);
 114         struct f2fs_bio_info *io;
 115
 116         io = is_read_io(rw) ? &sbi->read_io : &sbi->write_io[btype];
 117
 118         down_write(&io->io_rwsem);
 119
 120         /* change META to META_FLUSH in the checkpoint procedure */
 121         if (type >= META_FLUSH) {
 122                 io->fio.type = META_FLUSH;
 123                 if (test_opt(sbi, NOBARRIER))
 124                         io->fio.rw = WRITE_FLUSH | REQ_META | REQ_PRIO;
 125                 else
 126                         io->fio.rw = WRITE_FLUSH_FUA | REQ_META | REQ_PRIO;
 127         }
 128         __submit_merged_bio(io);
 129         up_write(&io->io_rwsem);
 130 }
 131
 132 /*
 133  * Fill the locked page with data located in the block address.
 134  * Return unlocked page.
 135  */
 136 int f2fs_submit_page_bio(struct f2fs_sb_info *sbi, struct page *page,
 137                                         struct f2fs_io_info *fio)
 138 {
 139         struct bio *bio;
 140
 141         trace_f2fs_submit_page_bio(page, fio);
 142         f2fs_trace_ios(page, fio, 0);
 143
 144         /* Allocate a new bio */
 145         bio = __bio_alloc(sbi, fio->blk_addr, 1, is_read_io(fio->rw));
 146
 147         if (bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) < PAGE_CACHE_SIZE) {
 148                 bio_put(bio);
 149                 f2fs_put_page(page, 1);
 150                 return -EFAULT;
 151         }
 152
 153         submit_bio(fio->rw, bio);
 154         return 0;
 155 }
 156
 157 void f2fs_submit_page_mbio(struct f2fs_sb_info *sbi, struct page *page,
 158                                         struct f2fs_io_info *fio)
 159 {
 160         enum page_type btype = PAGE_TYPE_OF_BIO(fio->type);
 161         struct f2fs_bio_info *io;
 162         bool is_read = is_read_io(fio->rw);
 163
 164         io = is_read ? &sbi->read_io : &sbi->write_io[btype];
 165
 166         verify_block_addr(sbi, fio->blk_addr);
 167
 168         down_write(&io->io_rwsem);
 169
 170         if (!is_read)
 171                 inc_page_count(sbi, F2FS_WRITEBACK);
 172
 173         if (io->bio && (io->last_block_in_bio != fio->blk_addr - 1 ||
 174                                                 io->fio.rw != fio->rw))
 175                 __submit_merged_bio(io);
 176 alloc_new:
 177         if (io->bio == NULL) {
 178                 int bio_blocks = MAX_BIO_BLOCKS(sbi);
 179
 180                 io->bio = __bio_alloc(sbi, fio->blk_addr, bio_blocks, is_read);
 181                 io->fio = *fio;
 182         }
 183
 184         if (bio_add_page(io->bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
 185                                                         PAGE_CACHE_SIZE) {
 186                 __submit_merged_bio(io);
 187                 goto alloc_new;
 188         }
 189
 190         io->last_block_in_bio = fio->blk_addr;
 191         f2fs_trace_ios(page, fio, 0);
 192
 193         up_write(&io->io_rwsem);
 194         trace_f2fs_submit_page_mbio(page, fio);
 195 }
 196
 197 /*
 198  * Lock ordering for the change of data block address:
 199  * ->data_page
 200  *  ->node_page
 201  *    update block addresses in the node page
 202  */
 203 void set_data_blkaddr(struct dnode_of_data *dn)
 204 {
 205         struct f2fs_node *rn;
 206         __le32 *addr_array;
 207         struct page *node_page = dn->node_page;
 208         unsigned int ofs_in_node = dn->ofs_in_node;
 209
 210         f2fs_wait_on_page_writeback(node_page, NODE);
 211
 212         rn = F2FS_NODE(node_page);
 213
 214         /* Get physical address of data block */
 215         addr_array = blkaddr_in_node(rn);
 216         addr_array[ofs_in_node] = cpu_to_le32(dn->data_blkaddr);
 217         set_page_dirty(node_page);
 218 }
 219
 220 int reserve_new_block(struct dnode_of_data *dn)
 221 {
 222         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(dn->inode);
 223
 224         if (unlikely(is_inode_flag_set(F2FS_I(dn->inode), FI_NO_ALLOC)))
 225                 return -EPERM;
 226         if (unlikely(!inc_valid_block_count(sbi, dn->inode, 1)))
 227                 return -ENOSPC;
 228
 229         trace_f2fs_reserve_new_block(dn->inode, dn->nid, dn->ofs_in_node);
 230
 231         dn->data_blkaddr = NEW_ADDR;
 232         set_data_blkaddr(dn);
 233         mark_inode_dirty(dn->inode);
 234         sync_inode_page(dn);
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 int f2fs_reserve_block(struct dnode_of_data *dn, pgoff_t index)
 239 {
 240         bool need_put = dn->inode_page ? false : true;
 241         int err;
 242
 243         err = get_dnode_of_data(dn, index, ALLOC_NODE);
 244         if (err)
 245                 return err;
 246
 247         if (dn->data_blkaddr == NULL_ADDR)
 248                 err = reserve_new_block(dn);
 249         if (err || need_put)
 250                 f2fs_put_dnode(dn);
 251         return err;
 252 }
 253
 254 static void f2fs_map_bh(struct super_block *sb, pgoff_t pgofs,
 255                         struct extent_info *ei, struct buffer_head *bh_result)
 256 {
 257         unsigned int blkbits = sb->s_blocksize_bits;
 258         size_t max_size = bh_result->b_size;
 259         size_t mapped_size;
 260
 261         clear_buffer_new(bh_result);
 262         map_bh(bh_result, sb, ei->blk + pgofs - ei->fofs);
 263         mapped_size = (ei->fofs + ei->len - pgofs) << blkbits;
 264         bh_result->b_size = min(max_size, mapped_size);
 265 }
 266
 267 static bool lookup_extent_info(struct inode *inode, pgoff_t pgofs,
 268                                                         struct extent_info *ei)
 269 {
 270         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(inode);
 271         pgoff_t start_fofs, end_fofs;
 272         block_t start_blkaddr;
 273
 274         read_lock(&fi->ext_lock);
 275         if (fi->ext.len == 0) {
 276                 read_unlock(&fi->ext_lock);
 277                 return false;
 278         }
 279
 280         stat_inc_total_hit(inode->i_sb);
 281
 282         start_fofs = fi->ext.fofs;
 283         end_fofs = fi->ext.fofs + fi->ext.len - 1;
 284         start_blkaddr = fi->ext.blk;
 285
 286         if (pgofs >= start_fofs && pgofs <= end_fofs) {
 287                 *ei = fi->ext;
 288                 stat_inc_read_hit(inode->i_sb);
 289                 read_unlock(&fi->ext_lock);
 290                 return true;
 291         }
 292         read_unlock(&fi->ext_lock);
 293         return false;
 294 }
 295
 296 static bool update_extent_info(struct inode *inode, pgoff_t fofs,
 297                                                                 block_t blkaddr)
 298 {
 299         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(inode);
 300         pgoff_t start_fofs, end_fofs;
 301         block_t start_blkaddr, end_blkaddr;
 302         int need_update = true;
 303
 304         write_lock(&fi->ext_lock);
 305
 306         start_fofs = fi->ext.fofs;
 307         end_fofs = fi->ext.fofs + fi->ext.len - 1;
 308         start_blkaddr = fi->ext.blk;
 309         end_blkaddr = fi->ext.blk + fi->ext.len - 1;
 310
 311         /* Drop and initialize the matched extent */
 312         if (fi->ext.len == 1 && fofs == start_fofs)
 313                 fi->ext.len = 0;
 314
 315         /* Initial extent */
 316         if (fi->ext.len == 0) {
 317                 if (blkaddr != NULL_ADDR) {
 318                         fi->ext.fofs = fofs;
 319                         fi->ext.blk = blkaddr;
 320                         fi->ext.len = 1;
 321                 }
 322                 goto end_update;
 323         }
 324
 325         /* Front merge */
 326         if (fofs == start_fofs - 1 && blkaddr == start_blkaddr - 1) {
 327                 fi->ext.fofs--;
 328                 fi->ext.blk--;
 329                 fi->ext.len++;
 330                 goto end_update;
 331         }
 332
 333         /* Back merge */
 334         if (fofs == end_fofs + 1 && blkaddr == end_blkaddr + 1) {
 335                 fi->ext.len++;
 336                 goto end_update;
 337         }
 338
 339         /* Split the existing extent */
 340         if (fi->ext.len > 1 &&
 341                 fofs >= start_fofs && fofs <= end_fofs) {
 342                 if ((end_fofs - fofs) < (fi->ext.len >> 1)) {
 343                         fi->ext.len = fofs - start_fofs;
 344                 } else {
 345                         fi->ext.fofs = fofs + 1;
 346                         fi->ext.blk = start_blkaddr + fofs - start_fofs + 1;
 347                         fi->ext.len -= fofs - start_fofs + 1;
 348                 }
 349         } else {
 350                 need_update = false;
 351         }
 352
 353         /* Finally, if the extent is very fragmented, let's drop the cache. */
 354         if (fi->ext.len < F2FS_MIN_EXTENT_LEN) {
 355                 fi->ext.len = 0;
 356                 set_inode_flag(fi, FI_NO_EXTENT);
 357                 need_update = true;
 358         }
 359 end_update:
 360         write_unlock(&fi->ext_lock);
 361         return need_update;
 362 }
 363
 364 static struct extent_node *__attach_extent_node(struct f2fs_sb_info *sbi,
 365                                 struct extent_tree *et, struct extent_info *ei,
 366                                 struct rb_node *parent, struct rb_node **p)
 367 {
 368         struct extent_node *en;
 369
 370         en = kmem_cache_alloc(extent_node_slab, GFP_ATOMIC);
 371         if (!en)
 372                 return NULL;
 373
 374         en->ei = *ei;
 375         INIT_LIST_HEAD(&en->list);
 376
 377         rb_link_node(&en->rb_node, parent, p);
 378         rb_insert_color(&en->rb_node, &et->root);
 379         et->count++;
 380         atomic_inc(&sbi->total_ext_node);
 381         return en;
 382 }
 383
 384 static void __detach_extent_node(struct f2fs_sb_info *sbi,
 385                                 struct extent_tree *et, struct extent_node *en)
 386 {
 387         rb_erase(&en->rb_node, &et->root);
 388         et->count--;
 389         atomic_dec(&sbi->total_ext_node);
 390
 391         if (et->cached_en == en)
 392                 et->cached_en = NULL;
 393 }
 394
 395 static struct extent_tree *__find_extent_tree(struct f2fs_sb_info *sbi,
 396                                                         nid_t ino)
 397 {
 398         struct extent_tree *et;
 399
 400         down_read(&sbi->extent_tree_lock);
 401         et = radix_tree_lookup(&sbi->extent_tree_root, ino);
 402         if (!et) {
 403                 up_read(&sbi->extent_tree_lock);
 404                 return NULL;
 405         }
 406         atomic_inc(&et->refcount);
 407         up_read(&sbi->extent_tree_lock);
 408
 409         return et;
 410 }
 411
 412 static struct extent_tree *__grab_extent_tree(struct inode *inode)
 413 {
 414         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
 415         struct extent_tree *et;
 416         nid_t ino = inode->i_ino;
 417
 418         down_write(&sbi->extent_tree_lock);
 419         et = radix_tree_lookup(&sbi->extent_tree_root, ino);
 420         if (!et) {
 421                 et = f2fs_kmem_cache_alloc(extent_tree_slab, GFP_NOFS);
 422                 f2fs_radix_tree_insert(&sbi->extent_tree_root, ino, et);
 423                 memset(et, 0, sizeof(struct extent_tree));
 424                 et->ino = ino;
 425                 et->root = RB_ROOT;
 426                 et->cached_en = NULL;
 427                 rwlock_init(&et->lock);
 428                 atomic_set(&et->refcount, 0);
 429                 et->count = 0;
 430                 sbi->total_ext_tree++;
 431         }
 432         atomic_inc(&et->refcount);
 433         up_write(&sbi->extent_tree_lock);
 434
 435         return et;
 436 }
 437
 438 static struct extent_node *__lookup_extent_tree(struct extent_tree *et,
 439                                                         unsigned int fofs)
 440 {
 441         struct rb_node *node = et->root.rb_node;
 442         struct extent_node *en;
 443
 444         if (et->cached_en) {
 445                 struct extent_info *cei = &et->cached_en->ei;
 446
 447                 if (cei->fofs <= fofs && cei->fofs + cei->len > fofs)
 448                         return et->cached_en;
 449         }
 450
 451         while (node) {
 452                 en = rb_entry(node, struct extent_node, rb_node);
 453
 454                 if (fofs < en->ei.fofs) {
 455                         node = node->rb_left;
 456                 } else if (fofs >= en->ei.fofs + en->ei.len) {
 457                         node = node->rb_right;
 458                 } else {
 459                         et->cached_en = en;
 460                         return en;
 461                 }
 462         }
 463         return NULL;
 464 }
 465
 466 static struct extent_node *__try_back_merge(struct f2fs_sb_info *sbi,
 467                                 struct extent_tree *et, struct extent_node *en)
 468 {
 469         struct extent_node *prev;
 470         struct rb_node *node;
 471
 472         node = rb_prev(&en->rb_node);
 473         if (!node)
 474                 return NULL;
 475
 476         prev = rb_entry(node, struct extent_node, rb_node);
 477         if (__is_back_mergeable(&en->ei, &prev->ei)) {
 478                 en->ei.fofs = prev->ei.fofs;
 479                 en->ei.blk = prev->ei.blk;
 480                 en->ei.len += prev->ei.len;
 481                 __detach_extent_node(sbi, et, prev);
 482                 return prev;
 483         }
 484         return NULL;
 485 }
 486
 487 static struct extent_node *__try_front_merge(struct f2fs_sb_info *sbi,
 488                                 struct extent_tree *et, struct extent_node *en)
 489 {
 490         struct extent_node *next;
 491         struct rb_node *node;
 492
 493         node = rb_next(&en->rb_node);
 494         if (!node)
 495                 return NULL;
 496
 497         next = rb_entry(node, struct extent_node, rb_node);
 498         if (__is_front_mergeable(&en->ei, &next->ei)) {
 499                 en->ei.len += next->ei.len;
 500                 __detach_extent_node(sbi, et, next);
 501                 return next;
 502         }
 503         return NULL;
 504 }
 505
 506 static struct extent_node *__insert_extent_tree(struct f2fs_sb_info *sbi,
 507                                 struct extent_tree *et, struct extent_info *ei,
 508                                 struct extent_node **den)
 509 {
 510         struct rb_node **p = &et->root.rb_node;
 511         struct rb_node *parent = NULL;
 512         struct extent_node *en;
 513
 514         while (*p) {
 515                 parent = *p;
 516                 en = rb_entry(parent, struct extent_node, rb_node);
 517
 518                 if (ei->fofs < en->ei.fofs) {
 519                         if (__is_front_mergeable(ei, &en->ei)) {
 520                                 f2fs_bug_on(sbi, !den);
 521                                 en->ei.fofs = ei->fofs;
 522                                 en->ei.blk = ei->blk;
 523                                 en->ei.len += ei->len;
 524                                 *den = __try_back_merge(sbi, et, en);
 525                                 return en;
 526                         }
 527                         p = &(*p)->rb_left;
 528                 } else if (ei->fofs >= en->ei.fofs + en->ei.len) {
 529                         if (__is_back_mergeable(ei, &en->ei)) {
 530                                 f2fs_bug_on(sbi, !den);
 531                                 en->ei.len += ei->len;
 532                                 *den = __try_front_merge(sbi, et, en);
 533                                 return en;
 534                         }
 535                         p = &(*p)->rb_right;
 536                 } else {
 537                         f2fs_bug_on(sbi, 1);
 538                 }
 539         }
 540
 541         return __attach_extent_node(sbi, et, ei, parent, p);
 542 }
 543
 544 static unsigned int __free_extent_tree(struct f2fs_sb_info *sbi,
 545                                         struct extent_tree *et, bool free_all)
 546 {
 547         struct rb_node *node, *next;
 548         struct extent_node *en;
 549         unsigned int count = et->count;
 550
 551         node = rb_first(&et->root);
 552         while (node) {
 553                 next = rb_next(node);
 554                 en = rb_entry(node, struct extent_node, rb_node);
 555
 556                 if (free_all) {
 557                         spin_lock(&sbi->extent_lock);
 558                         if (!list_empty(&en->list))
 559                                 list_del_init(&en->list);
 560                         spin_unlock(&sbi->extent_lock);
 561                 }
 562
 563                 if (free_all || list_empty(&en->list)) {
 564                         __detach_extent_node(sbi, et, en);
 565                         kmem_cache_free(extent_node_slab, en);
 566                 }
 567                 node = next;
 568         }
 569
 570         return count - et->count;
 571 }
 572
 573 static void f2fs_init_extent_tree(struct inode *inode,
 574                                                 struct f2fs_extent *i_ext)
 575 {
 576         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
 577         struct extent_tree *et;
 578         struct extent_node *en;
 579         struct extent_info ei;
 580
 581         if (le32_to_cpu(i_ext->len) < F2FS_MIN_EXTENT_LEN)
 582                 return;
 583
 584         et = __grab_extent_tree(inode);
 585
 586         write_lock(&et->lock);
 587         if (et->count)
 588                 goto out;
 589
 590         set_extent_info(&ei, le32_to_cpu(i_ext->fofs),
 591                 le32_to_cpu(i_ext->blk), le32_to_cpu(i_ext->len));
 592
 593         en = __insert_extent_tree(sbi, et, &ei, NULL);
 594         if (en) {
 595                 et->cached_en = en;
 596
 597                 spin_lock(&sbi->extent_lock);
 598                 list_add_tail(&en->list, &sbi->extent_list);
 599                 spin_unlock(&sbi->extent_lock);
 600         }
 601 out:
 602         write_unlock(&et->lock);
 603         atomic_dec(&et->refcount);
 604 }
 605
 606 static bool f2fs_lookup_extent_tree(struct inode *inode, pgoff_t pgofs,
 607                                                         struct extent_info *ei)
 608 {
 609         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
 610         struct extent_tree *et;
 611         struct extent_node *en;
 612
 613         trace_f2fs_lookup_extent_tree_start(inode, pgofs);
 614
 615         et = __find_extent_tree(sbi, inode->i_ino);
 616         if (!et)
 617                 return false;
 618
 619         read_lock(&et->lock);
 620         en = __lookup_extent_tree(et, pgofs);
 621         if (en) {
 622                 *ei = en->ei;
 623                 spin_lock(&sbi->extent_lock);
 624                 if (!list_empty(&en->list))
 625                         list_move_tail(&en->list, &sbi->extent_list);
 626                 spin_unlock(&sbi->extent_lock);
 627                 stat_inc_read_hit(sbi->sb);
 628         }
 629         stat_inc_total_hit(sbi->sb);
 630         read_unlock(&et->lock);
 631
 632         trace_f2fs_lookup_extent_tree_end(inode, pgofs, en);
 633
 634         atomic_dec(&et->refcount);
 635         return en ? true : false;
 636 }
 637
 638 static void f2fs_update_extent_tree(struct inode *inode, pgoff_t fofs,
 639                                                         block_t blkaddr)
 640 {
 641         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
 642         struct extent_tree *et;
 643         struct extent_node *en = NULL, *en1 = NULL, *en2 = NULL, *en3 = NULL;
 644         struct extent_node *den = NULL;
 645         struct extent_info ei, dei;
 646         unsigned int endofs;
 647
 648         trace_f2fs_update_extent_tree(inode, fofs, blkaddr);
 649
 650         et = __grab_extent_tree(inode);
 651
 652         write_lock(&et->lock);
 653
 654         /* 1. lookup and remove existing extent info in cache */
 655         en = __lookup_extent_tree(et, fofs);
 656         if (!en)
 657                 goto update_extent;
 658
 659         dei = en->ei;
 660         __detach_extent_node(sbi, et, en);
 661
 662         /* 2. if extent can be split more, split and insert the left part */
 663         if (dei.len > 1) {
 664                 /*  insert left part of split extent into cache */
 665                 if (fofs - dei.fofs >= F2FS_MIN_EXTENT_LEN) {
 666                         set_extent_info(&ei, dei.fofs, dei.blk,
 667                                                         fofs - dei.fofs);
 668                         en1 = __insert_extent_tree(sbi, et, &ei, NULL);
 669                 }
 670
 671                 /* insert right part of split extent into cache */
 672                 endofs = dei.fofs + dei.len - 1;
 673                 if (endofs - fofs >= F2FS_MIN_EXTENT_LEN) {
 674                         set_extent_info(&ei, fofs + 1,
 675                                 fofs - dei.fofs + dei.blk, endofs - fofs);
 676                         en2 = __insert_extent_tree(sbi, et, &ei, NULL);
 677                 }
 678         }
 679
 680 update_extent:
 681         /* 3. update extent in extent cache */
 682         if (blkaddr) {
 683                 set_extent_info(&ei, fofs, blkaddr, 1);
 684                 en3 = __insert_extent_tree(sbi, et, &ei, &den);
 685         }
 686
 687         /* 4. update in global extent list */
 688         spin_lock(&sbi->extent_lock);
 689         if (en && !list_empty(&en->list))
 690                 list_del(&en->list);
 691         /*
 692          * en1 and en2 split from en, they will become more and more smaller
 693          * fragments after splitting several times. So if the length is smaller
 694          * than F2FS_MIN_EXTENT_LEN, we will not add them into extent tree.
 695          */
 696         if (en1)
 697                 list_add_tail(&en1->list, &sbi->extent_list);
 698         if (en2)
 699                 list_add_tail(&en2->list, &sbi->extent_list);
 700         if (en3) {
 701                 if (list_empty(&en3->list))
 702                         list_add_tail(&en3->list, &sbi->extent_list);
 703                 else
 704                         list_move_tail(&en3->list, &sbi->extent_list);
 705         }
 706         if (den && !list_empty(&den->list))
 707                 list_del(&den->list);
 708         spin_unlock(&sbi->extent_lock);
 709
 710         /* 5. release extent node */
 711         if (en)
 712                 kmem_cache_free(extent_node_slab, en);
 713         if (den)
 714                 kmem_cache_free(extent_node_slab, den);
 715
 716         write_unlock(&et->lock);
 717         atomic_dec(&et->refcount);
 718 }
 719
 720 void f2fs_preserve_extent_tree(struct inode *inode)
 721 {
 722         struct extent_tree *et;
 723         struct extent_info *ext = &F2FS_I(inode)->ext;
 724         bool sync = false;
 725
 726         if (!test_opt(F2FS_I_SB(inode), EXTENT_CACHE))
 727                 return;
 728
 729         et = __find_extent_tree(F2FS_I_SB(inode), inode->i_ino);
 730         if (!et) {
 731                 if (ext->len) {
 732                         ext->len = 0;
 733                         update_inode_page(inode);
 734                 }
 735                 return;
 736         }
 737
 738         read_lock(&et->lock);
 739         if (et->count) {
 740                 struct extent_node *en;
 741
 742                 if (et->cached_en) {
 743                         en = et->cached_en;
 744                 } else {
 745                         struct rb_node *node = rb_first(&et->root);
 746
 747                         if (!node)
 748                                 node = rb_last(&et->root);
 749                         en = rb_entry(node, struct extent_node, rb_node);
 750                 }
 751
 752                 if (__is_extent_same(ext, &en->ei))
 753                         goto out;
 754
 755                 *ext = en->ei;
 756                 sync = true;
 757         } else if (ext->len) {
 758                 ext->len = 0;
 759                 sync = true;
 760         }
 761 out:
 762         read_unlock(&et->lock);
 763         atomic_dec(&et->refcount);
 764
 765         if (sync)
 766                 update_inode_page(inode);
 767 }
 768
 769 void f2fs_shrink_extent_tree(struct f2fs_sb_info *sbi, int nr_shrink)
 770 {
 771         struct extent_tree *treevec[EXT_TREE_VEC_SIZE];
 772         struct extent_node *en, *tmp;
 773         unsigned long ino = F2FS_ROOT_INO(sbi);
 774         struct radix_tree_iter iter;
 775         void **slot;
 776         unsigned int found;
 777         unsigned int node_cnt = 0, tree_cnt = 0;
 778
 779         if (!test_opt(sbi, EXTENT_CACHE))
 780                 return;
 781
 782         if (available_free_memory(sbi, EXTENT_CACHE))
 783                 return;
 784
 785         spin_lock(&sbi->extent_lock);
 786         list_for_each_entry_safe(en, tmp, &sbi->extent_list, list) {
 787                 if (!nr_shrink--)
 788                         break;
 789                 list_del_init(&en->list);
 790         }
 791         spin_unlock(&sbi->extent_lock);
 792
 793         down_read(&sbi->extent_tree_lock);
 794         while ((found = radix_tree_gang_lookup(&sbi->extent_tree_root,
 795                                 (void **)treevec, ino, EXT_TREE_VEC_SIZE))) {
 796                 unsigned i;
 797
 798                 ino = treevec[found - 1]->ino + 1;
 799                 for (i = 0; i < found; i++) {
 800                         struct extent_tree *et = treevec[i];
 801
 802                         atomic_inc(&et->refcount);
 803                         write_lock(&et->lock);
 804                         node_cnt += __free_extent_tree(sbi, et, false);
 805                         write_unlock(&et->lock);
 806                         atomic_dec(&et->refcount);
 807                 }
 808         }
 809         up_read(&sbi->extent_tree_lock);
 810
 811         down_write(&sbi->extent_tree_lock);
 812         radix_tree_for_each_slot(slot, &sbi->extent_tree_root, &iter,
 813                                                         F2FS_ROOT_INO(sbi)) {
 814                 struct extent_tree *et = (struct extent_tree *)*slot;
 815
 816                 if (!atomic_read(&et->refcount) && !et->count) {
 817                         radix_tree_delete(&sbi->extent_tree_root, et->ino);
 818                         kmem_cache_free(extent_tree_slab, et);
 819                         sbi->total_ext_tree--;
 820                         tree_cnt++;
 821                 }
 822         }
 823         up_write(&sbi->extent_tree_lock);
 824
 825         trace_f2fs_shrink_extent_tree(sbi, node_cnt, tree_cnt);
 826 }
 827
 828 void f2fs_destroy_extent_tree(struct inode *inode)
 829 {
 830         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
 831         struct extent_tree *et;
 832         unsigned int node_cnt = 0;
 833
 834         if (!test_opt(sbi, EXTENT_CACHE))
 835                 return;
 836
 837         et = __find_extent_tree(sbi, inode->i_ino);
 838         if (!et)
 839                 goto out;
 840
 841         /* free all extent info belong to this extent tree */
 842         write_lock(&et->lock);
 843         node_cnt = __free_extent_tree(sbi, et, true);
 844         write_unlock(&et->lock);
 845
 846         atomic_dec(&et->refcount);
 847
 848         /* try to find and delete extent tree entry in radix tree */
 849         down_write(&sbi->extent_tree_lock);
 850         et = radix_tree_lookup(&sbi->extent_tree_root, inode->i_ino);
 851         if (!et) {
 852                 up_write(&sbi->extent_tree_lock);
 853                 goto out;
 854         }
 855         f2fs_bug_on(sbi, atomic_read(&et->refcount) || et->count);
 856         radix_tree_delete(&sbi->extent_tree_root, inode->i_ino);
 857         kmem_cache_free(extent_tree_slab, et);
 858         sbi->total_ext_tree--;
 859         up_write(&sbi->extent_tree_lock);
 860 out:
 861         trace_f2fs_destroy_extent_tree(inode, node_cnt);
 862         return;
 863 }
 864
 865 void f2fs_init_extent_cache(struct inode *inode, struct f2fs_extent *i_ext)
 866 {
 867         if (test_opt(F2FS_I_SB(inode), EXTENT_CACHE))
 868                 f2fs_init_extent_tree(inode, i_ext);
 869
 870         write_lock(&F2FS_I(inode)->ext_lock);
 871         get_extent_info(&F2FS_I(inode)->ext, *i_ext);
 872         write_unlock(&F2FS_I(inode)->ext_lock);
 873 }
 874
 875 static bool f2fs_lookup_extent_cache(struct inode *inode, pgoff_t pgofs,
 876                                                         struct extent_info *ei)
 877 {
 878         if (is_inode_flag_set(F2FS_I(inode), FI_NO_EXTENT))
 879                 return false;
 880
 881         if (test_opt(F2FS_I_SB(inode), EXTENT_CACHE))
 882                 return f2fs_lookup_extent_tree(inode, pgofs, ei);
 883
 884         return lookup_extent_info(inode, pgofs, ei);
 885 }
 886
 887 void f2fs_update_extent_cache(struct dnode_of_data *dn)
 888 {
 889         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(dn->inode);
 890         pgoff_t fofs;
 891
 892         f2fs_bug_on(F2FS_I_SB(dn->inode), dn->data_blkaddr == NEW_ADDR);
 893
 894         if (is_inode_flag_set(fi, FI_NO_EXTENT))
 895                 return;
 896
 897         fofs = start_bidx_of_node(ofs_of_node(dn->node_page), fi) +
 898                                                         dn->ofs_in_node;
 899
 900         if (test_opt(F2FS_I_SB(dn->inode), EXTENT_CACHE))
 901                 return f2fs_update_extent_tree(dn->inode, fofs,
 902                                                         dn->data_blkaddr);
 903
 904         if (update_extent_info(dn->inode, fofs, dn->data_blkaddr))
 905                 sync_inode_page(dn);
 906 }
 907
 908 struct page *find_data_page(struct inode *inode, pgoff_t index, bool sync)
 909 {
 910         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 911         struct dnode_of_data dn;
 912         struct page *page;
 913         struct extent_info ei;
 914         int err;
 915         struct f2fs_io_info fio = {
 916                 .type = DATA,
 917                 .rw = sync ? READ_SYNC : READA,
 918         };
 919
 920         /*
 921          * If sync is false, it needs to check its block allocation.
 922          * This is need and triggered by two flows:
 923          *   gc and truncate_partial_data_page.
 924          */
 925         if (!sync)
 926                 goto search;
 927
 928         page = find_get_page(mapping, index);
 929         if (page && PageUptodate(page))
 930                 return page;
 931         f2fs_put_page(page, 0);
 932 search:
 933         if (f2fs_lookup_extent_cache(inode, index, &ei)) {
 934                 dn.data_blkaddr = ei.blk + index - ei.fofs;
 935                 goto got_it;
 936         }
 937
 938         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 939         err = get_dnode_of_data(&dn, index, LOOKUP_NODE);
 940         if (err)
 941                 return ERR_PTR(err);
 942         f2fs_put_dnode(&dn);
 943
 944         if (dn.data_blkaddr == NULL_ADDR)
 945                 return ERR_PTR(-ENOENT);
 946
 947         /* By fallocate(), there is no cached page, but with NEW_ADDR */
 948         if (unlikely(dn.data_blkaddr == NEW_ADDR))
 949                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 950
 951 got_it:
 952         page = grab_cache_page(mapping, index);
 953         if (!page)
 954                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 955
 956         if (PageUptodate(page)) {
 957                 unlock_page(page);
 958                 return page;
 959         }
 960
 961         fio.blk_addr = dn.data_blkaddr;
 962         err = f2fs_submit_page_bio(F2FS_I_SB(inode), page, &fio);
 963         if (err)
 964                 return ERR_PTR(err);
 965
 966         if (sync) {
 967                 wait_on_page_locked(page);
 968                 if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
 969                         f2fs_put_page(page, 0);
 970                         return ERR_PTR(-EIO);
 971                 }
 972         }
 973         return page;
 974 }
 975
 976 /*
 977  * If it tries to access a hole, return an error.
 978  * Because, the callers, functions in dir.c and GC, should be able to know
 979  * whether this page exists or not.
 980  */
 981 struct page *get_lock_data_page(struct inode *inode, pgoff_t index)
 982 {
 983         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 984         struct dnode_of_data dn;
 985         struct page *page;
 986         struct extent_info ei;
 987         int err;
 988         struct f2fs_io_info fio = {
 989                 .type = DATA,
 990                 .rw = READ_SYNC,
 991         };
 992 repeat:
 993         page = grab_cache_page(mapping, index);
 994         if (!page)
 995                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 996
 997         if (f2fs_lookup_extent_cache(inode, index, &ei)) {
 998                 dn.data_blkaddr = ei.blk + index - ei.fofs;
 999                 goto got_it;
1000         }
1001
1002         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
1003         err = get_dnode_of_data(&dn, index, LOOKUP_NODE);
1004         if (err) {
1005                 f2fs_put_page(page, 1);
1006                 return ERR_PTR(err);
1007         }
1008         f2fs_put_dnode(&dn);
1009
1010         if (unlikely(dn.data_blkaddr == NULL_ADDR)) {
1011                 f2fs_put_page(page, 1);
1012                 return ERR_PTR(-ENOENT);
1013         }
1014
1015 got_it:
1016         if (PageUptodate(page))
1017                 return page;
1018
1019         /*
1020          * A new dentry page is allocated but not able to be written, since its
1021          * new inode page couldn't be allocated due to -ENOSPC.
1022          * In such the case, its blkaddr can be remained as NEW_ADDR.
1023          * see, f2fs_add_link -> get_new_data_page -> init_inode_metadata.
1024          */
1025         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR) {
1026                 zero_user_segment(page, 0, PAGE_CACHE_SIZE);
1027                 SetPageUptodate(page);
1028                 return page;
1029         }
1030
1031         fio.blk_addr = dn.data_blkaddr;
1032         err = f2fs_submit_page_bio(F2FS_I_SB(inode), page, &fio);
1033         if (err)
1034                 return ERR_PTR(err);
1035
1036         lock_page(page);
1037         if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
1038                 f2fs_put_page(page, 1);
1039                 return ERR_PTR(-EIO);
1040         }
1041         if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1042                 f2fs_put_page(page, 1);
1043                 goto repeat;
1044         }
1045         return page;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Caller ensures that this data page is never allocated.
1050  * A new zero-filled data page is allocated in the page cache.
1051  *
1052  * Also, caller should grab and release a rwsem by calling f2fs_lock_op() and
1053  * f2fs_unlock_op().
1054  * Note that, ipage is set only by make_empty_dir.
1055  */
1056 struct page *get_new_data_page(struct inode *inode,
1057                 struct page *ipage, pgoff_t index, bool new_i_size)
1058 {
1059         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1060         struct page *page;
1061         struct dnode_of_data dn;
1062         int err;
1063
1064         set_new_dnode(&dn, inode, ipage, NULL, 0);
1065         err = f2fs_reserve_block(&dn, index);
1066         if (err)
1067                 return ERR_PTR(err);
1068 repeat:
1069         page = grab_cache_page(mapping, index);
1070         if (!page) {
1071                 err = -ENOMEM;
1072                 goto put_err;
1073         }
1074
1075         if (PageUptodate(page))
1076                 return page;
1077
1078         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR) {
1079                 zero_user_segment(page, 0, PAGE_CACHE_SIZE);
1080                 SetPageUptodate(page);
1081         } else {
1082                 struct f2fs_io_info fio = {
1083                         .type = DATA,
1084                         .rw = READ_SYNC,
1085                         .blk_addr = dn.data_blkaddr,
1086                 };
1087                 err = f2fs_submit_page_bio(F2FS_I_SB(inode), page, &fio);
1088                 if (err)
1089                         goto put_err;
1090
1091                 lock_page(page);
1092                 if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
1093                         f2fs_put_page(page, 1);
1094                         err = -EIO;
1095                         goto put_err;
1096                 }
1097                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1098                         f2fs_put_page(page, 1);
1099                         goto repeat;
1100                 }
1101         }
1102
1103         if (new_i_size &&
1104                 i_size_read(inode) < ((index + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT)) {
1105                 i_size_write(inode, ((index + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT));
1106                 /* Only the directory inode sets new_i_size */
1107                 set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_UPDATE_DIR);
1108         }
1109         return page;
1110
1111 put_err:
1112         f2fs_put_dnode(&dn);
1113         return ERR_PTR(err);
1114 }
1115
1116 static int __allocate_data_block(struct dnode_of_data *dn)
1117 {
1118         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(dn->inode);
1119         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(dn->inode);
1120         struct f2fs_summary sum;
1121         struct node_info ni;
1122         int seg = CURSEG_WARM_DATA;
1123         pgoff_t fofs;
1124
1125         if (unlikely(is_inode_flag_set(F2FS_I(dn->inode), FI_NO_ALLOC)))
1126                 return -EPERM;
1127
1128         dn->data_blkaddr = datablock_addr(dn->node_page, dn->ofs_in_node);
1129         if (dn->data_blkaddr == NEW_ADDR)
1130                 goto alloc;
1131
1132         if (unlikely(!inc_valid_block_count(sbi, dn->inode, 1)))
1133                 return -ENOSPC;
1134
1135 alloc:
1136         get_node_info(sbi, dn->nid, &ni);
1137         set_summary(&sum, dn->nid, dn->ofs_in_node, ni.version);
1138
1139         if (dn->ofs_in_node == 0 && dn->inode_page == dn->node_page)
1140                 seg = CURSEG_DIRECT_IO;
1141
1142         allocate_data_block(sbi, NULL, dn->data_blkaddr, &dn->data_blkaddr,
1143                                                                 &sum, seg);
1144
1145         /* direct IO doesn't use extent cache to maximize the performance */
1146         set_data_blkaddr(dn);
1147
1148         /* update i_size */
1149         fofs = start_bidx_of_node(ofs_of_node(dn->node_page), fi) +
1150                                                         dn->ofs_in_node;
1151         if (i_size_read(dn->inode) < ((fofs + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT))
1152                 i_size_write(dn->inode, ((fofs + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT));
1153
1154         return 0;
1155 }
1156
1157 static void __allocate_data_blocks(struct inode *inode, loff_t offset,
1158                                                         size_t count)
1159 {
1160         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
1161         struct dnode_of_data dn;
1162         u64 start = F2FS_BYTES_TO_BLK(offset);
1163         u64 len = F2FS_BYTES_TO_BLK(count);
1164         bool allocated;
1165         u64 end_offset;
1166
1167         while (len) {
1168                 f2fs_balance_fs(sbi);
1169                 f2fs_lock_op(sbi);
1170
1171                 /* When reading holes, we need its node page */
1172                 set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
1173                 if (get_dnode_of_data(&dn, start, ALLOC_NODE))
1174                         goto out;
1175
1176                 allocated = false;
1177                 end_offset = ADDRS_PER_PAGE(dn.node_page, F2FS_I(inode));
1178
1179                 while (dn.ofs_in_node < end_offset && len) {
1180                         block_t blkaddr;
1181
1182                         blkaddr = datablock_addr(dn.node_page, dn.ofs_in_node);
1183                         if (blkaddr == NULL_ADDR || blkaddr == NEW_ADDR) {
1184                                 if (__allocate_data_block(&dn))
1185                                         goto sync_out;
1186                                 allocated = true;
1187                         }
1188                         len--;
1189                         start++;
1190                         dn.ofs_in_node++;
1191                 }
1192
1193                 if (allocated)
1194                         sync_inode_page(&dn);
1195
1196                 f2fs_put_dnode(&dn);
1197                 f2fs_unlock_op(sbi);
1198         }
1199         return;
1200
1201 sync_out:
1202         if (allocated)
1203                 sync_inode_page(&dn);
1204         f2fs_put_dnode(&dn);
1205 out:
1206         f2fs_unlock_op(sbi);
1207         return;
1208 }
1209
1210 /*
1211  * get_data_block() now supported readahead/bmap/rw direct_IO with mapped bh.
1212  * If original data blocks are allocated, then give them to blockdev.
1213  * Otherwise,
1214  *     a. preallocate requested block addresses
1215  *     b. do not use extent cache for better performance
1216  *     c. give the block addresses to blockdev
1217  */
1218 static int __get_data_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
1219                         struct buffer_head *bh_result, int create, bool fiemap)
1220 {
1221         unsigned int blkbits = inode->i_sb->s_blocksize_bits;
1222         unsigned maxblocks = bh_result->b_size >> blkbits;
1223         struct dnode_of_data dn;
1224         int mode = create ? ALLOC_NODE : LOOKUP_NODE_RA;
1225         pgoff_t pgofs, end_offset;
1226         int err = 0, ofs = 1;
1227         struct extent_info ei;
1228         bool allocated = false;
1229
1230         /* Get the page offset from the block offset(iblock) */
1231         pgofs = (pgoff_t)(iblock >> (PAGE_CACHE_SHIFT - blkbits));
1232
1233         if (f2fs_lookup_extent_cache(inode, pgofs, &ei)) {
1234                 f2fs_map_bh(inode->i_sb, pgofs, &ei, bh_result);
1235                 goto out;
1236         }
1237
1238         if (create)
1239                 f2fs_lock_op(F2FS_I_SB(inode));
1240
1241         /* When reading holes, we need its node page */
1242         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
1243         err = get_dnode_of_data(&dn, pgofs, mode);
1244         if (err) {
1245                 if (err == -ENOENT)
1246                         err = 0;
1247                 goto unlock_out;
1248         }
1249         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR && !fiemap)
1250                 goto put_out;
1251
1252         if (dn.data_blkaddr != NULL_ADDR) {
1253                 clear_buffer_new(bh_result);
1254                 map_bh(bh_result, inode->i_sb, dn.data_blkaddr);
1255         } else if (create) {
1256                 err = __allocate_data_block(&dn);
1257                 if (err)
1258                         goto put_out;
1259                 allocated = true;
1260                 set_buffer_new(bh_result);
1261                 map_bh(bh_result, inode->i_sb, dn.data_blkaddr);
1262         } else {
1263                 goto put_out;
1264         }
1265
1266         end_offset = ADDRS_PER_PAGE(dn.node_page, F2FS_I(inode));
1267         bh_result->b_size = (((size_t)1) << blkbits);
1268         dn.ofs_in_node++;
1269         pgofs++;
1270
1271 get_next:
1272         if (dn.ofs_in_node >= end_offset) {
1273                 if (allocated)
1274                         sync_inode_page(&dn);
1275                 allocated = false;
1276                 f2fs_put_dnode(&dn);
1277
1278                 set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
1279                 err = get_dnode_of_data(&dn, pgofs, mode);
1280                 if (err) {
1281                         if (err == -ENOENT)
1282                                 err = 0;
1283                         goto unlock_out;
1284                 }
1285                 if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR && !fiemap)
1286                         goto put_out;
1287
1288                 end_offset = ADDRS_PER_PAGE(dn.node_page, F2FS_I(inode));
1289         }
1290
1291         if (maxblocks > (bh_result->b_size >> blkbits)) {
1292                 block_t blkaddr = datablock_addr(dn.node_page, dn.ofs_in_node);
1293                 if (blkaddr == NULL_ADDR && create) {
1294                         err = __allocate_data_block(&dn);
1295                         if (err)
1296                                 goto sync_out;
1297                         allocated = true;
1298                         set_buffer_new(bh_result);
1299                         blkaddr = dn.data_blkaddr;
1300                 }
1301                 /* Give more consecutive addresses for the readahead */
1302                 if (blkaddr == (bh_result->b_blocknr + ofs)) {
1303                         ofs++;
1304                         dn.ofs_in_node++;
1305                         pgofs++;
1306                         bh_result->b_size += (((size_t)1) << blkbits);
1307                         goto get_next;
1308                 }
1309         }
1310 sync_out:
1311         if (allocated)
1312                 sync_inode_page(&dn);
1313 put_out:
1314         f2fs_put_dnode(&dn);
1315 unlock_out:
1316         if (create)
1317                 f2fs_unlock_op(F2FS_I_SB(inode));
1318 out:
1319         trace_f2fs_get_data_block(inode, iblock, bh_result, err);
1320         return err;
1321 }
1322
1323 static int get_data_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
1324                         struct buffer_head *bh_result, int create)
1325 {
1326         return __get_data_block(inode, iblock, bh_result, create, false);
1327 }
1328
1329 static int get_data_block_fiemap(struct inode *inode, sector_t iblock,
1330                         struct buffer_head *bh_result, int create)
1331 {
1332         return __get_data_block(inode, iblock, bh_result, create, true);
1333 }
1334
1335 int f2fs_fiemap(struct inode *inode, struct fiemap_extent_info *fieinfo,
1336                 u64 start, u64 len)
1337 {
1338         return generic_block_fiemap(inode, fieinfo,
1339                                 start, len, get_data_block_fiemap);
1340 }
1341
1342 static int f2fs_read_data_page(struct file *file, struct page *page)
1343 {
1344         struct inode *inode = page->mapping->host;
1345         int ret = -EAGAIN;
1346
1347         trace_f2fs_readpage(page, DATA);
1348
1349         /* If the file has inline data, try to read it directly */
1350         if (f2fs_has_inline_data(inode))
1351                 ret = f2fs_read_inline_data(inode, page);
1352         if (ret == -EAGAIN)
1353                 ret = mpage_readpage(page, get_data_block);
1354
1355         return ret;
1356 }
1357
1358 static int f2fs_read_data_pages(struct file *file,
1359                         struct address_space *mapping,
1360                         struct list_head *pages, unsigned nr_pages)
1361 {
1362         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
1363
1364         /* If the file has inline data, skip readpages */
1365         if (f2fs_has_inline_data(inode))
1366                 return 0;
1367
1368         return mpage_readpages(mapping, pages, nr_pages, get_data_block);
1369 }
1370
1371 int do_write_data_page(struct page *page, struct f2fs_io_info *fio)
1372 {
1373         struct inode *inode = page->mapping->host;
1374         struct dnode_of_data dn;
1375         int err = 0;
1376
1377         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
1378         err = get_dnode_of_data(&dn, page->index, LOOKUP_NODE);
1379         if (err)
1380                 return err;
1381
1382         fio->blk_addr = dn.data_blkaddr;
1383
1384         /* This page is already truncated */
1385         if (fio->blk_addr == NULL_ADDR) {
1386                 ClearPageUptodate(page);
1387                 goto out_writepage;
1388         }
1389
1390         set_page_writeback(page);
1391
1392         /*
1393          * If current allocation needs SSR,
1394          * it had better in-place writes for updated data.
1395          */
1396         if (unlikely(fio->blk_addr != NEW_ADDR &&
1397                         !is_cold_data(page) &&
1398                         need_inplace_update(inode))) {
1399                 rewrite_data_page(page, fio);
1400                 set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_UPDATE_WRITE);
1401                 trace_f2fs_do_write_data_page(page, IPU);
1402         } else {
1403                 write_data_page(page, &dn, fio);
1404                 set_data_blkaddr(&dn);
1405                 f2fs_update_extent_cache(&dn);
1406                 trace_f2fs_do_write_data_page(page, OPU);
1407                 set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_APPEND_WRITE);
1408                 if (page->index == 0)
1409                         set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_FIRST_BLOCK_WRITTEN);
1410         }
1411 out_writepage:
1412         f2fs_put_dnode(&dn);
1413         return err;
1414 }
1415
1416 static int f2fs_write_data_page(struct page *page,
1417                                         struct writeback_control *wbc)
1418 {
1419         struct inode *inode = page->mapping->host;
1420         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
1421         loff_t i_size = i_size_read(inode);
1422         const pgoff_t end_index = ((unsigned long long) i_size)
1423                                                         >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1424         unsigned offset = 0;
1425         bool need_balance_fs = false;
1426         int err = 0;
1427         struct f2fs_io_info fio = {
1428                 .type = DATA,
1429                 .rw = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) ? WRITE_SYNC : WRITE,
1430         };
1431
1432         trace_f2fs_writepage(page, DATA);
1433
1434         if (page->index < end_index)
1435                 goto write;
1436
1437         /*
1438          * If the offset is out-of-range of file size,
1439          * this page does not have to be written to disk.
1440          */
1441         offset = i_size & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
1442         if ((page->index >= end_index + 1) || !offset)
1443                 goto out;
1444
1445         zero_user_segment(page, offset, PAGE_CACHE_SIZE);
1446 write:
1447         if (unlikely(is_sbi_flag_set(sbi, SBI_POR_DOING)))
1448                 goto redirty_out;
1449         if (f2fs_is_drop_cache(inode))
1450                 goto out;
1451         if (f2fs_is_volatile_file(inode) && !wbc->for_reclaim &&
1452                         available_free_memory(sbi, BASE_CHECK))
1453                 goto redirty_out;
1454
1455         /* Dentry blocks are controlled by checkpoint */
1456         if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {
1457                 if (unlikely(f2fs_cp_error(sbi)))
1458                         goto redirty_out;
1459                 err = do_write_data_page(page, &fio);
1460                 goto done;
1461         }
1462
1463         /* we should bypass data pages to proceed the kworkder jobs */
1464         if (unlikely(f2fs_cp_error(sbi))) {
1465                 SetPageError(page);
1466                 goto out;
1467         }
1468
1469         if (!wbc->for_reclaim)
1470                 need_balance_fs = true;
1471         else if (has_not_enough_free_secs(sbi, 0))
1472                 goto redirty_out;
1473
1474         err = -EAGAIN;
1475         f2fs_lock_op(sbi);
1476         if (f2fs_has_inline_data(inode))
1477                 err = f2fs_write_inline_data(inode, page);
1478         if (err == -EAGAIN)
1479                 err = do_write_data_page(page, &fio);
1480         f2fs_unlock_op(sbi);
1481 done:
1482         if (err && err != -ENOENT)
1483                 goto redirty_out;
1484
1485         clear_cold_data(page);
1486 out:
1487         inode_dec_dirty_pages(inode);
1488         if (err)
1489                 ClearPageUptodate(page);
1490         unlock_page(page);
1491         if (need_balance_fs)
1492                 f2fs_balance_fs(sbi);
1493         if (wbc->for_reclaim)
1494                 f2fs_submit_merged_bio(sbi, DATA, WRITE);
1495         return 0;
1496
1497 redirty_out:
1498         redirty_page_for_writepage(wbc, page);
1499         return AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE;
1500 }
1501
1502 static int __f2fs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc,
1503                         void *data)
1504 {
1505         struct address_space *mapping = data;
1506         int ret = mapping->a_ops->writepage(page, wbc);
1507         mapping_set_error(mapping, ret);
1508         return ret;
1509 }
1510
1511 static int f2fs_write_data_pages(struct address_space *mapping,
1512                             struct writeback_control *wbc)
1513 {
1514         struct inode *inode = mapping->host;
1515         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
1516         bool locked = false;
1517         int ret;
1518         long diff;
1519
1520         trace_f2fs_writepages(mapping->host, wbc, DATA);
1521
1522         /* deal with chardevs and other special file */
1523         if (!mapping->a_ops->writepage)
1524                 return 0;
1525
1526         if (S_ISDIR(inode->i_mode) && wbc->sync_mode == WB_SYNC_NONE &&
1527                         get_dirty_pages(inode) < nr_pages_to_skip(sbi, DATA) &&
1528                         available_free_memory(sbi, DIRTY_DENTS))
1529                 goto skip_write;
1530
1531         /* during POR, we don't need to trigger writepage at all. */
1532         if (unlikely(is_sbi_flag_set(sbi, SBI_POR_DOING)))
1533                 goto skip_write;
1534
1535         diff = nr_pages_to_write(sbi, DATA, wbc);
1536
1537         if (!S_ISDIR(inode->i_mode)) {
1538                 mutex_lock(&sbi->writepages);
1539                 locked = true;
1540         }
1541         ret = write_cache_pages(mapping, wbc, __f2fs_writepage, mapping);
1542         if (locked)
1543                 mutex_unlock(&sbi->writepages);
1544
1545         f2fs_submit_merged_bio(sbi, DATA, WRITE);
1546
1547         remove_dirty_dir_inode(inode);
1548
1549         wbc->nr_to_write = max((long)0, wbc->nr_to_write - diff);
1550         return ret;
1551
1552 skip_write:
1553         wbc->pages_skipped += get_dirty_pages(inode);
1554         return 0;
1555 }
1556
1557 static void f2fs_write_failed(struct address_space *mapping, loff_t to)
1558 {
1559         struct inode *inode = mapping->host;
1560
1561         if (to > inode->i_size) {
1562                 truncate_pagecache(inode, inode->i_size);
1563                 truncate_blocks(inode, inode->i_size, true);
1564         }
1565 }
1566
1567 static int f2fs_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
1568                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
1569                 struct page **pagep, void **fsdata)
1570 {
1571         struct inode *inode = mapping->host;
1572         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
1573         struct page *page, *ipage;
1574         pgoff_t index = ((unsigned long long) pos) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1575         struct dnode_of_data dn;
1576         int err = 0;
1577
1578         trace_f2fs_write_begin(inode, pos, len, flags);
1579
1580         f2fs_balance_fs(sbi);
1581
1582         /*
1583          * We should check this at this moment to avoid deadlock on inode page
1584          * and #0 page. The locking rule for inline_data conversion should be:
1585          * lock_page(page #0) -> lock_page(inode_page)
1586          */
1587         if (index != 0) {
1588                 err = f2fs_convert_inline_inode(inode);
1589                 if (err)
1590                         goto fail;
1591         }
1592 repeat:
1593         page = grab_cache_page_write_begin(mapping, index, flags);
1594         if (!page) {
1595                 err = -ENOMEM;
1596                 goto fail;
1597         }
1598
1599         *pagep = page;
1600
1601         f2fs_lock_op(sbi);
1602
1603         /* check inline_data */
1604         ipage = get_node_page(sbi, inode->i_ino);
1605         if (IS_ERR(ipage)) {
1606                 err = PTR_ERR(ipage);
1607                 goto unlock_fail;
1608         }
1609
1610         set_new_dnode(&dn, inode, ipage, ipage, 0);
1611
1612         if (f2fs_has_inline_data(inode)) {
1613                 if (pos + len <= MAX_INLINE_DATA) {
1614                         read_inline_data(page, ipage);
1615                         set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_DATA_EXIST);
1616                         sync_inode_page(&dn);
1617                         goto put_next;
1618                 }
1619                 err = f2fs_convert_inline_page(&dn, page);
1620                 if (err)
1621                         goto put_fail;
1622         }
1623         err = f2fs_reserve_block(&dn, index);
1624         if (err)
1625                 goto put_fail;
1626 put_next:
1627         f2fs_put_dnode(&dn);
1628         f2fs_unlock_op(sbi);
1629
1630         if ((len == PAGE_CACHE_SIZE) || PageUptodate(page))
1631                 return 0;
1632
1633         f2fs_wait_on_page_writeback(page, DATA);
1634
1635         if ((pos & PAGE_CACHE_MASK) >= i_size_read(inode)) {
1636                 unsigned start = pos & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
1637                 unsigned end = start + len;
1638
1639                 /* Reading beyond i_size is simple: memset to zero */
1640                 zero_user_segments(page, 0, start, end, PAGE_CACHE_SIZE);
1641                 goto out;
1642         }
1643
1644         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR) {
1645                 zero_user_segment(page, 0, PAGE_CACHE_SIZE);
1646         } else {
1647                 struct f2fs_io_info fio = {
1648                         .type = DATA,
1649                         .rw = READ_SYNC,
1650                         .blk_addr = dn.data_blkaddr,
1651                 };
1652                 err = f2fs_submit_page_bio(sbi, page, &fio);
1653                 if (err)
1654                         goto fail;
1655
1656                 lock_page(page);
1657                 if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
1658                         f2fs_put_page(page, 1);
1659                         err = -EIO;
1660                         goto fail;
1661                 }
1662                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1663                         f2fs_put_page(page, 1);
1664                         goto repeat;
1665                 }
1666         }
1667 out:
1668         SetPageUptodate(page);
1669         clear_cold_data(page);
1670         return 0;
1671
1672 put_fail:
1673         f2fs_put_dnode(&dn);
1674 unlock_fail:
1675         f2fs_unlock_op(sbi);
1676         f2fs_put_page(page, 1);
1677 fail:
1678         f2fs_write_failed(mapping, pos + len);
1679         return err;
1680 }
1681
1682 static int f2fs_write_end(struct file *file,
1683                         struct address_space *mapping,
1684                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
1685                         struct page *page, void *fsdata)
1686 {
1687         struct inode *inode = page->mapping->host;
1688
1689         trace_f2fs_write_end(inode, pos, len, copied);
1690
1691         set_page_dirty(page);
1692
1693         if (pos + copied > i_size_read(inode)) {
1694                 i_size_write(inode, pos + copied);
1695                 mark_inode_dirty(inode);
1696                 update_inode_page(inode);
1697         }
1698
1699         f2fs_put_page(page, 1);
1700         return copied;
1701 }
1702
1703 static int check_direct_IO(struct inode *inode, struct iov_iter *iter,
1704                            loff_t offset)
1705 {
1706         unsigned blocksize_mask = inode->i_sb->s_blocksize - 1;
1707
1708         if (iov_iter_rw(iter) == READ)
1709                 return 0;
1710
1711         if (offset & blocksize_mask)
1712                 return -EINVAL;
1713
1714         if (iov_iter_alignment(iter) & blocksize_mask)
1715                 return -EINVAL;
1716
1717         return 0;
1718 }
1719
1720 static ssize_t f2fs_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
1721                               loff_t offset)
1722 {
1723         struct file *file = iocb->ki_filp;
1724         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
1725         struct inode *inode = mapping->host;
1726         size_t count = iov_iter_count(iter);
1727         int err;
1728
1729         /* we don't need to use inline_data strictly */
1730         if (f2fs_has_inline_data(inode)) {
1731                 err = f2fs_convert_inline_inode(inode);
1732                 if (err)
1733                         return err;
1734         }
1735
1736         if (check_direct_IO(inode, iter, offset))
1737                 return 0;
1738
1739         trace_f2fs_direct_IO_enter(inode, offset, count, iov_iter_rw(iter));
1740
1741         if (iov_iter_rw(iter) == WRITE)
1742                 __allocate_data_blocks(inode, offset, count);
1743
1744         err = blockdev_direct_IO(iocb, inode, iter, offset, get_data_block);
1745         if (err < 0 && iov_iter_rw(iter) == WRITE)
1746                 f2fs_write_failed(mapping, offset + count);
1747
1748         trace_f2fs_direct_IO_exit(inode, offset, count, iov_iter_rw(iter), err);
1749
1750         return err;
1751 }
1752
1753 void f2fs_invalidate_page(struct page *page, unsigned int offset,
1754                                                         unsigned int length)
1755 {
1756         struct inode *inode = page->mapping->host;
1757         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_I_SB(inode);
1758
1759         if (inode->i_ino >= F2FS_ROOT_INO(sbi) &&
1760                 (offset % PAGE_CACHE_SIZE || length != PAGE_CACHE_SIZE))
1761                 return;
1762
1763         if (PageDirty(page)) {
1764                 if (inode->i_ino == F2FS_META_INO(sbi))
1765                         dec_page_count(sbi, F2FS_DIRTY_META);
1766                 else if (inode->i_ino == F2FS_NODE_INO(sbi))
1767                         dec_page_count(sbi, F2FS_DIRTY_NODES);
1768                 else
1769                         inode_dec_dirty_pages(inode);
1770         }
1771         ClearPagePrivate(page);
1772 }
1773
1774 int f2fs_release_page(struct page *page, gfp_t wait)
1775 {
1776         /* If this is dirty page, keep PagePrivate */
1777         if (PageDirty(page))
1778                 return 0;
1779
1780         ClearPagePrivate(page);
1781         return 1;
1782 }
1783
1784 static int f2fs_set_data_page_dirty(struct page *page)
1785 {
1786         struct address_space *mapping = page->mapping;
1787         struct inode *inode = mapping->host;
1788
1789         trace_f2fs_set_page_dirty(page, DATA);
1790
1791         SetPageUptodate(page);
1792
1793         if (f2fs_is_atomic_file(inode)) {
1794                 register_inmem_page(inode, page);
1795                 return 1;
1796         }
1797
1798         mark_inode_dirty(inode);
1799
1800         if (!PageDirty(page)) {
1801                 __set_page_dirty_nobuffers(page);
1802                 update_dirty_page(inode, page);
1803                 return 1;
1804         }
1805         return 0;
1806 }
1807
1808 static sector_t f2fs_bmap(struct address_space *mapping, sector_t block)
1809 {
1810         struct inode *inode = mapping->host;
1811
1812         /* we don't need to use inline_data strictly */
1813         if (f2fs_has_inline_data(inode)) {
1814                 int err = f2fs_convert_inline_inode(inode);
1815                 if (err)
1816                         return err;
1817         }
1818         return generic_block_bmap(mapping, block, get_data_block);
1819 }
1820
1821 void init_extent_cache_info(struct f2fs_sb_info *sbi)
1822 {
1823         INIT_RADIX_TREE(&sbi->extent_tree_root, GFP_NOIO);
1824         init_rwsem(&sbi->extent_tree_lock);
1825         INIT_LIST_HEAD(&sbi->extent_list);
1826         spin_lock_init(&sbi->extent_lock);
1827         sbi->total_ext_tree = 0;
1828         atomic_set(&sbi->total_ext_node, 0);
1829 }
1830
1831 int __init create_extent_cache(void)
1832 {
1833         extent_tree_slab = f2fs_kmem_cache_create("f2fs_extent_tree",
1834                         sizeof(struct extent_tree));
1835         if (!extent_tree_slab)
1836                 return -ENOMEM;
1837         extent_node_slab = f2fs_kmem_cache_create("f2fs_extent_node",
1838                         sizeof(struct extent_node));
1839         if (!extent_node_slab) {
1840                 kmem_cache_destroy(extent_tree_slab);
1841                 return -ENOMEM;
1842         }
1843         return 0;
1844 }
1845
1846 void destroy_extent_cache(void)
1847 {
1848         kmem_cache_destroy(extent_node_slab);
1849         kmem_cache_destroy(extent_tree_slab);
1850 }
1851
1852 const struct address_space_operations f2fs_dblock_aops = {
1853         .readpage       = f2fs_read_data_page,
1854         .readpages      = f2fs_read_data_pages,
1855         .writepage      = f2fs_write_data_page,
1856         .writepages     = f2fs_write_data_pages,
1857         .write_begin    = f2fs_write_begin,
1858         .write_end      = f2fs_write_end,
1859         .set_page_dirty = f2fs_set_data_page_dirty,
1860         .invalidatepage = f2fs_invalidate_page,
1861         .releasepage    = f2fs_release_page,
1862         .direct_IO      = f2fs_direct_IO,
1863         .bmap           = f2fs_bmap,
1864 };