Quelle  btree.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2010 Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
 *
 * Uses a block device as cache for other block devices; optimized for SSDs.
 * All allocation is done in buckets, which should match the erase block size
 * of the device.
 *
 * Buckets containing cached data are kept on a heap sorted by priority;
 * bucket priority is increased on cache hit, and periodically all the buckets
 * on the heap have their priority scaled down. This currently is just used as
 * an LRU but in the future should allow for more intelligent heuristics.
 *
 * Buckets have an 8 bit counter; freeing is accomplished by incrementing the
 * counter. Garbage collection is used to remove stale pointers.
 *
 * Indexing is done via a btree; nodes are not necessarily fully sorted, rather
 * as keys are inserted we only sort the pages that have not yet been written.
 * When garbage collection is run, we resort the entire node.
 *
 * All configuration is done via sysfs; see Documentation/admin-guide/bcache.rst.
 */

#include "bcache.h"
#include "btree.h"
#include "debug.h"
#include "extents.h"

#include <linux/slab.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/hash.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/prefetch.h>
#include <linux/random.h>
#include <linux/rcupdate.h>
#include <linux/sched/clock.h>
#include <linux/rculist.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/sort.h>
#include <trace/events/bcache.h>

/*
 * Todo:
 * register_bcache: Return errors out to userspace correctly
 *
 * Writeback: don't undirty key until after a cache flush
 *
 * Create an iterator for key pointers
 *
 * On btree write error, mark bucket such that it won't be freed from the cache
 *
 * Journalling:
 *   Check for bad keys in replay
 *   Propagate barriers
 *   Refcount journal entries in journal_replay
 *
 * Garbage collection:
 *   Finish incremental gc
 *   Gc should free old UUIDs, data for invalid UUIDs
 *
 * Provide a way to list backing device UUIDs we have data cached for, and
 * probably how long it's been since we've seen them, and a way to invalidate
 * dirty data for devices that will never be attached again
 *
 * Keep 1 min/5 min/15 min statistics of how busy a block device has been, so
 * that based on that and how much dirty data we have we can keep writeback
 * from being starved
 *
 * Add a tracepoint or somesuch to watch for writeback starvation
 *
 * When btree depth > 1 and splitting an interior node, we have to make sure
 * alloc_bucket() cannot fail. This should be true but is not completely
 * obvious.
 *
 * Plugging?
 *
 * If data write is less than hard sector size of ssd, round up offset in open
 * bucket to the next whole sector
 *
 * Superblock needs to be fleshed out for multiple cache devices
 *
 * Add a sysfs tunable for the number of writeback IOs in flight
 *
 * Add a sysfs tunable for the number of open data buckets
 *
 * IO tracking: Can we track when one process is doing io on behalf of another?
 * IO tracking: Don't use just an average, weigh more recent stuff higher
 *
 * Test module load/unload
 */

#define MAX_GC_TIMES  100
#define MIN_GC_NODES  100
#define GC_SLEEP_MS  100

#define PTR_DIRTY_BIT  (((uint64_t) 1 << 36))

#define PTR_HASH(c, k)       \
 (((k)->ptr[0] >> c->bucket_bits) | PTR_GEN(k, 0))

static struct workqueue_struct *btree_io_wq;

#define insert_lock(s, b) ((b)->level <= (s)->lock)


static inline struct bset *write_block(struct btree *b)
{
 return ((void *) btree_bset_first(b)) + b->written * block_bytes(b->c->cache);
}

static void bch_btree_init_next(struct btree *b)
{
 /* If not a leaf node, always sort */
 if (b->level && b->keys.nsets)
  bch_btree_sort(&b->keys, &b->c->sort);
 else
  bch_btree_sort_lazy(&b->keys, &b->c->sort);

 if (b->written < btree_blocks(b))
  bch_bset_init_next(&b->keys, write_block(b),
       bset_magic(&b->c->cache->sb));

}

/* Btree key manipulation */

void bkey_put(struct cache_set *c, struct bkey *k)
{
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < KEY_PTRS(k); i++)
  if (ptr_available(c, k, i))
   atomic_dec_bug(&PTR_BUCKET(c, k, i)->pin);
}

/* Btree IO */

static uint64_t btree_csum_set(struct btree *b, struct bset *i)
{
 uint64_t crc = b->key.ptr[0];
 void *data = (void *) i + 8, *end = bset_bkey_last(i);

 crc = crc64_be(crc, data, end - data);
 return crc ^ 0xffffffffffffffffULL;
}

void bch_btree_node_read_done(struct btree *b)
{
 const char *err = "bad btree header";
 struct bset *i = btree_bset_first(b);
 struct btree_iter *iter;

 /*
 * c->fill_iter can allocate an iterator with more memory space
 * than static MAX_BSETS.
 * See the comment arount cache_set->fill_iter.
 */
 iter = mempool_alloc(&b->c->fill_iter, GFP_NOIO);
 iter->size = b->c->cache->sb.bucket_size / b->c->cache->sb.block_size;
 iter->used = 0;

#ifdef CONFIG_BCACHE_DEBUG
 iter->b = &b->keys;
#endif

 if (!i->seq)
  goto err;

 for (;
      b->written < btree_blocks(b) && i->seq == b->keys.set[0].data->seq;
      i = write_block(b)) {
  err = "unsupported bset version";
  if (i->version > BCACHE_BSET_VERSION)
   goto err;

  err = "bad btree header";
  if (b->written + set_blocks(i, block_bytes(b->c->cache)) >
      btree_blocks(b))
   goto err;

  err = "bad magic";
  if (i->magic != bset_magic(&b->c->cache->sb))
   goto err;

  err = "bad checksum";
  switch (i->version) {
  case 0:
   if (i->csum != csum_set(i))
    goto err;
   break;
  case BCACHE_BSET_VERSION:
   if (i->csum != btree_csum_set(b, i))
    goto err;
   break;
  }

  err = "empty set";
  if (i != b->keys.set[0].data && !i->keys)
   goto err;

  bch_btree_iter_push(iter, i->start, bset_bkey_last(i));

  b->written += set_blocks(i, block_bytes(b->c->cache));
 }

 err = "corrupted btree";
 for (i = write_block(b);
      bset_sector_offset(&b->keys, i) < KEY_SIZE(&b->key);
      i = ((void *) i) + block_bytes(b->c->cache))
  if (i->seq == b->keys.set[0].data->seq)
   goto err;

 bch_btree_sort_and_fix_extents(&b->keys, iter, &b->c->sort);

 i = b->keys.set[0].data;
 err = "short btree key";
 if (b->keys.set[0].size &&
     bkey_cmp(&b->key, &b->keys.set[0].end) < 0)
  goto err;

 if (b->written < btree_blocks(b))
  bch_bset_init_next(&b->keys, write_block(b),
       bset_magic(&b->c->cache->sb));
out:
 mempool_free(iter, &b->c->fill_iter);
 return;
err:
 set_btree_node_io_error(b);
 bch_cache_set_error(b->c, "%s at bucket %zu, block %u, %u keys",
       err, PTR_BUCKET_NR(b->c, &b->key, 0),
       bset_block_offset(b, i), i->keys);
 goto out;
}

static void btree_node_read_endio(struct bio *bio)
{
 struct closure *cl = bio->bi_private;

 closure_put(cl);
}

static void bch_btree_node_read(struct btree *b)
{
 uint64_t start_time = local_clock();
 struct closure cl;
 struct bio *bio;

 trace_bcache_btree_read(b);

 closure_init_stack(&cl);

 bio = bch_bbio_alloc(b->c);
 bio->bi_iter.bi_size = KEY_SIZE(&b->key) << 9;
 bio->bi_end_io = btree_node_read_endio;
 bio->bi_private = &cl;
 bio->bi_opf = REQ_OP_READ | REQ_META;

 bch_bio_map(bio, b->keys.set[0].data);

 bch_submit_bbio(bio, b->c, &b->key, 0);
 closure_sync(&cl);

 if (bio->bi_status)
  set_btree_node_io_error(b);

 bch_bbio_free(bio, b->c);

 if (btree_node_io_error(b))
  goto err;

 bch_btree_node_read_done(b);
 bch_time_stats_update(&b->c->btree_read_time, start_time);

 return;
err:
 bch_cache_set_error(b->c, "io error reading bucket %zu",
       PTR_BUCKET_NR(b->c, &b->key, 0));
}

static void btree_complete_write(struct btree *b, struct btree_write *w)
{
 if (w->prio_blocked &&
     !atomic_sub_return(w->prio_blocked, &b->c->prio_blocked))
  wake_up_allocators(b->c);

 if (w->journal) {
  atomic_dec_bug(w->journal);
  __closure_wake_up(&b->c->journal.wait);
 }

 w->prio_blocked = 0;
 w->journal = NULL;
}

static CLOSURE_CALLBACK(btree_node_write_unlock)
{
 closure_type(b, struct btree, io);

 up(&b->io_mutex);
}

static CLOSURE_CALLBACK(__btree_node_write_done)
{
 closure_type(b, struct btree, io);
 struct btree_write *w = btree_prev_write(b);

 bch_bbio_free(b->bio, b->c);
 b->bio = NULL;
 btree_complete_write(b, w);

 if (btree_node_dirty(b))
  queue_delayed_work(btree_io_wq, &b->work, 30 * HZ);

 closure_return_with_destructor(cl, btree_node_write_unlock);
}

static CLOSURE_CALLBACK(btree_node_write_done)
{
 closure_type(b, struct btree, io);

 bio_free_pages(b->bio);
 __btree_node_write_done(&cl->work);
}

static void btree_node_write_endio(struct bio *bio)
{
 struct closure *cl = bio->bi_private;
 struct btree *b = container_of(cl, struct btree, io);

 if (bio->bi_status)
  set_btree_node_io_error(b);

 bch_bbio_count_io_errors(b->c, bio, bio->bi_status, "writing btree");
 closure_put(cl);
}

static void do_btree_node_write(struct btree *b)
{
 struct closure *cl = &b->io;
 struct bset *i = btree_bset_last(b);
 BKEY_PADDED(key) k;

 i->version = BCACHE_BSET_VERSION;
 i->csum  = btree_csum_set(b, i);

 BUG_ON(b->bio);
 b->bio = bch_bbio_alloc(b->c);

 b->bio->bi_end_io = btree_node_write_endio;
 b->bio->bi_private = cl;
 b->bio->bi_iter.bi_size = roundup(set_bytes(i), block_bytes(b->c->cache));
 b->bio->bi_opf  = REQ_OP_WRITE | REQ_META | REQ_FUA;
 bch_bio_map(b->bio, i);

 /*
 * If we're appending to a leaf node, we don't technically need FUA -
 * this write just needs to be persisted before the next journal write,
 * which will be marked FLUSH|FUA.
 *
 * Similarly if we're writing a new btree root - the pointer is going to
 * be in the next journal entry.
 *
 * But if we're writing a new btree node (that isn't a root) or
 * appending to a non leaf btree node, we need either FUA or a flush
 * when we write the parent with the new pointer. FUA is cheaper than a
 * flush, and writes appending to leaf nodes aren't blocking anything so
 * just make all btree node writes FUA to keep things sane.
 */

 bkey_copy(&k.key, &b->key);
 SET_PTR_OFFSET(&k.key, 0, PTR_OFFSET(&k.key, 0) +
         bset_sector_offset(&b->keys, i));

 if (!bch_bio_alloc_pages(b->bio, __GFP_NOWARN|GFP_NOWAIT)) {
  struct bio_vec *bv;
  void *addr = (void *) ((unsigned long) i & ~(PAGE_SIZE - 1));
  struct bvec_iter_all iter_all;

  bio_for_each_segment_all(bv, b->bio, iter_all) {
   memcpy(page_address(bv->bv_page), addr, PAGE_SIZE);
   addr += PAGE_SIZE;
  }

  bch_submit_bbio(b->bio, b->c, &k.key, 0);

  continue_at(cl, btree_node_write_done, NULL);
 } else {
  /*
 * No problem for multipage bvec since the bio is
 * just allocated
 */
  b->bio->bi_vcnt = 0;
  bch_bio_map(b->bio, i);

  bch_submit_bbio(b->bio, b->c, &k.key, 0);

  closure_sync(cl);
  continue_at_nobarrier(cl, __btree_node_write_done, NULL);
 }
}

void __bch_btree_node_write(struct btree *b, struct closure *parent)
{
 struct bset *i = btree_bset_last(b);

 lockdep_assert_held(&b->write_lock);

 trace_bcache_btree_write(b);

 BUG_ON(current->bio_list);
 BUG_ON(b->written >= btree_blocks(b));
 BUG_ON(b->written && !i->keys);
 BUG_ON(btree_bset_first(b)->seq != i->seq);
 bch_check_keys(&b->keys, "writing");

 cancel_delayed_work(&b->work);

 /* If caller isn't waiting for write, parent refcount is cache set */
 down(&b->io_mutex);
 closure_init(&b->io, parent ?: &b->c->cl);

 clear_bit(BTREE_NODE_dirty,  &b->flags);
 change_bit(BTREE_NODE_write_idx, &b->flags);

 do_btree_node_write(b);

 atomic_long_add(set_blocks(i, block_bytes(b->c->cache)) * b->c->cache->sb.block_size,
   &b->c->cache->btree_sectors_written);

 b->written += set_blocks(i, block_bytes(b->c->cache));
}

void bch_btree_node_write(struct btree *b, struct closure *parent)
{
 unsigned int nsets = b->keys.nsets;

 lockdep_assert_held(&b->lock);

 __bch_btree_node_write(b, parent);

 /*
 * do verify if there was more than one set initially (i.e. we did a
 * sort) and we sorted down to a single set:
 */
 if (nsets && !b->keys.nsets)
  bch_btree_verify(b);

 bch_btree_init_next(b);
}

static void bch_btree_node_write_sync(struct btree *b)
{
 struct closure cl;

 closure_init_stack(&cl);

 mutex_lock(&b->write_lock);
 bch_btree_node_write(b, &cl);
 mutex_unlock(&b->write_lock);

 closure_sync(&cl);
}

static void btree_node_write_work(struct work_struct *w)
{
 struct btree *b = container_of(to_delayed_work(w), struct btree, work);

 mutex_lock(&b->write_lock);
 if (btree_node_dirty(b))
  __bch_btree_node_write(b, NULL);
 mutex_unlock(&b->write_lock);
}

static void bch_btree_leaf_dirty(struct btree *b, atomic_t *journal_ref)
{
 struct bset *i = btree_bset_last(b);
 struct btree_write *w = btree_current_write(b);

 lockdep_assert_held(&b->write_lock);

 BUG_ON(!b->written);
 BUG_ON(!i->keys);

 if (!btree_node_dirty(b))
  queue_delayed_work(btree_io_wq, &b->work, 30 * HZ);

 set_btree_node_dirty(b);

 /*
 * w->journal is always the oldest journal pin of all bkeys
 * in the leaf node, to make sure the oldest jset seq won't
 * be increased before this btree node is flushed.
 */
 if (journal_ref) {
  if (w->journal &&
      journal_pin_cmp(b->c, w->journal, journal_ref)) {
   atomic_dec_bug(w->journal);
   w->journal = NULL;
  }

  if (!w->journal) {
   w->journal = journal_ref;
   atomic_inc(w->journal);
  }
 }

 /* Force write if set is too big */
 if (set_bytes(i) > PAGE_SIZE - 48 &&
     !current->bio_list)
  bch_btree_node_write(b, NULL);
}

/*
 * Btree in memory cache - allocation/freeing
 * mca -> memory cache
 */

#define mca_reserve(c) (((!IS_ERR_OR_NULL(c->root) && c->root->level) \
     ? c->root->level : 1) * 8 + 16)
#define mca_can_free(c)      \
 max_t(int, 0, c->btree_cache_used - mca_reserve(c))

static void mca_data_free(struct btree *b)
{
 BUG_ON(b->io_mutex.count != 1);

 bch_btree_keys_free(&b->keys);

 b->c->btree_cache_used--;
 list_move(&b->list, &b->c->btree_cache_freed);
}

static void mca_bucket_free(struct btree *b)
{
 BUG_ON(btree_node_dirty(b));

 b->key.ptr[0] = 0;
 hlist_del_init_rcu(&b->hash);
 list_move(&b->list, &b->c->btree_cache_freeable);
}

static unsigned int btree_order(struct bkey *k)
{
 return ilog2(KEY_SIZE(k) / PAGE_SECTORS ?: 1);
}

static void mca_data_alloc(struct btree *b, struct bkey *k, gfp_t gfp)
{
 if (!bch_btree_keys_alloc(&b->keys,
      max_t(unsigned int,
     ilog2(b->c->btree_pages),
     btree_order(k)),
      gfp)) {
  b->c->btree_cache_used++;
  list_move(&b->list, &b->c->btree_cache);
 } else {
  list_move(&b->list, &b->c->btree_cache_freed);
 }
}

#ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING
static int btree_lock_cmp_fn(const struct lockdep_map *_a,
        const struct lockdep_map *_b)
{
 const struct btree *a = container_of(_a, struct btree, lock.dep_map);
 const struct btree *b = container_of(_b, struct btree, lock.dep_map);

 return -cmp_int(a->level, b->level) ?: bkey_cmp(&a->key, &b->key);
}

static void btree_lock_print_fn(const struct lockdep_map *map)
{
 const struct btree *b = container_of(map, struct btree, lock.dep_map);

 printk(KERN_CONT " l=%u %llu:%llu", b->level,
        KEY_INODE(&b->key), KEY_OFFSET(&b->key));
}
#endif

static struct btree *mca_bucket_alloc(struct cache_set *c,
          struct bkey *k, gfp_t gfp)
{
 /*
 * kzalloc() is necessary here for initialization,
 * see code comments in bch_btree_keys_init().
 */
 struct btree *b = kzalloc(sizeof(struct btree), gfp);

 if (!b)
  return NULL;

 init_rwsem(&b->lock);
 lock_set_cmp_fn(&b->lock, btree_lock_cmp_fn, btree_lock_print_fn);
 mutex_init(&b->write_lock);
 lockdep_set_novalidate_class(&b->write_lock);
 INIT_LIST_HEAD(&b->list);
 INIT_DELAYED_WORK(&b->work, btree_node_write_work);
 b->c = c;
 sema_init(&b->io_mutex, 1);

 mca_data_alloc(b, k, gfp);
 return b;
}

static int mca_reap(struct btree *b, unsigned int min_order, bool flush)
{
 struct closure cl;

 closure_init_stack(&cl);
 lockdep_assert_held(&b->c->bucket_lock);

 if (!down_write_trylock(&b->lock))
  return -ENOMEM;

 BUG_ON(btree_node_dirty(b) && !b->keys.set[0].data);

 if (b->keys.page_order < min_order)
  goto out_unlock;

 if (!flush) {
  if (btree_node_dirty(b))
   goto out_unlock;

  if (down_trylock(&b->io_mutex))
   goto out_unlock;
  up(&b->io_mutex);
 }

retry:
 /*
 * BTREE_NODE_dirty might be cleared in btree_flush_btree() by
 * __bch_btree_node_write(). To avoid an extra flush, acquire
 * b->write_lock before checking BTREE_NODE_dirty bit.
 */
 mutex_lock(&b->write_lock);
 /*
 * If this btree node is selected in btree_flush_write() by journal
 * code, delay and retry until the node is flushed by journal code
 * and BTREE_NODE_journal_flush bit cleared by btree_flush_write().
 */
 if (btree_node_journal_flush(b)) {
  pr_debug("bnode %p is flushing by journal, retry\n", b);
  mutex_unlock(&b->write_lock);
  udelay(1);
  goto retry;
 }

 if (btree_node_dirty(b))
  __bch_btree_node_write(b, &cl);
 mutex_unlock(&b->write_lock);

 closure_sync(&cl);

 /* wait for any in flight btree write */
 down(&b->io_mutex);
 up(&b->io_mutex);

 return 0;
out_unlock:
 rw_unlock(true, b);
 return -ENOMEM;
}

static unsigned long bch_mca_scan(struct shrinker *shrink,
      struct shrink_control *sc)
{
 struct cache_set *c = shrink->private_data;
 struct btree *b, *t;
 unsigned long i, nr = sc->nr_to_scan;
 unsigned long freed = 0;
 unsigned int btree_cache_used;

 if (c->shrinker_disabled)
  return SHRINK_STOP;

 if (c->btree_cache_alloc_lock)
  return SHRINK_STOP;

 /* Return -1 if we can't do anything right now */
 if (sc->gfp_mask & __GFP_IO)
  mutex_lock(&c->bucket_lock);
 else if (!mutex_trylock(&c->bucket_lock))
  return -1;

 /*
 * It's _really_ critical that we don't free too many btree nodes - we
 * have to always leave ourselves a reserve. The reserve is how we
 * guarantee that allocating memory for a new btree node can always
 * succeed, so that inserting keys into the btree can always succeed and
 * IO can always make forward progress:
 */
 nr /= c->btree_pages;
 if (nr == 0)
  nr = 1;
 nr = min_t(unsigned long, nr, mca_can_free(c));

 i = 0;
 btree_cache_used = c->btree_cache_used;
 list_for_each_entry_safe_reverse(b, t, &c->btree_cache_freeable, list) {
  if (nr <= 0)
   goto out;

  if (!mca_reap(b, 0, false)) {
   mca_data_free(b);
   rw_unlock(true, b);
   freed++;
  }
  nr--;
  i++;
 }

 list_for_each_entry_safe_reverse(b, t, &c->btree_cache, list) {
  if (nr <= 0 || i >= btree_cache_used)
   goto out;

  if (!mca_reap(b, 0, false)) {
   mca_bucket_free(b);
   mca_data_free(b);
   rw_unlock(true, b);
   freed++;
  }

  nr--;
  i++;
 }
out:
 mutex_unlock(&c->bucket_lock);
 return freed * c->btree_pages;
}

static unsigned long bch_mca_count(struct shrinker *shrink,
       struct shrink_control *sc)
{
 struct cache_set *c = shrink->private_data;

 if (c->shrinker_disabled)
  return 0;

 if (c->btree_cache_alloc_lock)
  return 0;

 return mca_can_free(c) * c->btree_pages;
}

void bch_btree_cache_free(struct cache_set *c)
{
 struct btree *b;
 struct closure cl;

 closure_init_stack(&cl);

 if (c->shrink)
  shrinker_free(c->shrink);

 mutex_lock(&c->bucket_lock);

#ifdef CONFIG_BCACHE_DEBUG
 if (c->verify_data)
  list_move(&c->verify_data->list, &c->btree_cache);

 free_pages((unsigned long) c->verify_ondisk, ilog2(meta_bucket_pages(&c->cache->sb)));
#endif

 list_splice(&c->btree_cache_freeable,
      &c->btree_cache);

 while (!list_empty(&c->btree_cache)) {
  b = list_first_entry(&c->btree_cache, struct btree, list);

  /*
 * This function is called by cache_set_free(), no I/O
 * request on cache now, it is unnecessary to acquire
 * b->write_lock before clearing BTREE_NODE_dirty anymore.
 */
  if (btree_node_dirty(b)) {
   btree_complete_write(b, btree_current_write(b));
   clear_bit(BTREE_NODE_dirty, &b->flags);
  }
  mca_data_free(b);
 }

 while (!list_empty(&c->btree_cache_freed)) {
  b = list_first_entry(&c->btree_cache_freed,
         struct btree, list);
  list_del(&b->list);
  cancel_delayed_work_sync(&b->work);
  kfree(b);
 }

 mutex_unlock(&c->bucket_lock);
}

int bch_btree_cache_alloc(struct cache_set *c)
{
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < mca_reserve(c); i++)
  if (!mca_bucket_alloc(c, &ZERO_KEY, GFP_KERNEL))
   return -ENOMEM;

 list_splice_init(&c->btree_cache,
    &c->btree_cache_freeable);

#ifdef CONFIG_BCACHE_DEBUG
 mutex_init(&c->verify_lock);

 c->verify_ondisk = (void *)
  __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_COMP,
     ilog2(meta_bucket_pages(&c->cache->sb)));
 if (!c->verify_ondisk) {
  /*
 * Don't worry about the mca_rereserve buckets
 * allocated in previous for-loop, they will be
 * handled properly in bch_cache_set_unregister().
 */
  return -ENOMEM;
 }

 c->verify_data = mca_bucket_alloc(c, &ZERO_KEY, GFP_KERNEL);

 if (c->verify_data &&
     c->verify_data->keys.set->data)
  list_del_init(&c->verify_data->list);
 else
  c->verify_data = NULL;
#endif

 c->shrink = shrinker_alloc(0, "md-bcache:%pU", c->set_uuid);
 if (!c->shrink) {
  pr_warn("bcache: %s: could not allocate shrinker\n", __func__);
  return 0;
 }

 c->shrink->count_objects = bch_mca_count;
 c->shrink->scan_objects = bch_mca_scan;
 c->shrink->seeks = 4;
 c->shrink->batch = c->btree_pages * 2;
 c->shrink->private_data = c;

 shrinker_register(c->shrink);

 return 0;
}

/* Btree in memory cache - hash table */

static struct hlist_head *mca_hash(struct cache_set *c, struct bkey *k)
{
 return &c->bucket_hash[hash_32(PTR_HASH(c, k), BUCKET_HASH_BITS)];
}

static struct btree *mca_find(struct cache_set *c, struct bkey *k)
{
 struct btree *b;

 rcu_read_lock();
 hlist_for_each_entry_rcu(b, mca_hash(c, k), hash)
  if (PTR_HASH(c, &b->key) == PTR_HASH(c, k))
   goto out;
 b = NULL;
out:
 rcu_read_unlock();
 return b;
}

static int mca_cannibalize_lock(struct cache_set *c, struct btree_op *op)
{
 spin_lock(&c->btree_cannibalize_lock);
 if (likely(c->btree_cache_alloc_lock == NULL)) {
  c->btree_cache_alloc_lock = current;
 } else if (c->btree_cache_alloc_lock != current) {
  if (op)
   prepare_to_wait(&c->btree_cache_wait, &op->wait,
     TASK_UNINTERRUPTIBLE);
  spin_unlock(&c->btree_cannibalize_lock);
  return -EINTR;
 }
 spin_unlock(&c->btree_cannibalize_lock);

 return 0;
}

static struct btree *mca_cannibalize(struct cache_set *c, struct btree_op *op,
         struct bkey *k)
{
 struct btree *b;

 trace_bcache_btree_cache_cannibalize(c);

 if (mca_cannibalize_lock(c, op))
  return ERR_PTR(-EINTR);

 list_for_each_entry_reverse(b, &c->btree_cache, list)
  if (!mca_reap(b, btree_order(k), false))
   return b;

 list_for_each_entry_reverse(b, &c->btree_cache, list)
  if (!mca_reap(b, btree_order(k), true))
   return b;

 WARN(1, "btree cache cannibalize failed\n");
 return ERR_PTR(-ENOMEM);
}

/*
 * We can only have one thread cannibalizing other cached btree nodes at a time,
 * or we'll deadlock. We use an open coded mutex to ensure that, which a
 * cannibalize_bucket() will take. This means every time we unlock the root of
 * the btree, we need to release this lock if we have it held.
 */
void bch_cannibalize_unlock(struct cache_set *c)
{
 spin_lock(&c->btree_cannibalize_lock);
 if (c->btree_cache_alloc_lock == current) {
  c->btree_cache_alloc_lock = NULL;
  wake_up(&c->btree_cache_wait);
 }
 spin_unlock(&c->btree_cannibalize_lock);
}

static struct btree *mca_alloc(struct cache_set *c, struct btree_op *op,
          struct bkey *k, int level)
{
 struct btree *b;

 BUG_ON(current->bio_list);

 lockdep_assert_held(&c->bucket_lock);

 if (mca_find(c, k))
  return NULL;

 /* btree_free() doesn't free memory; it sticks the node on the end of
 * the list. Check if there's any freed nodes there:
 */
 list_for_each_entry(b, &c->btree_cache_freeable, list)
  if (!mca_reap(b, btree_order(k), false))
   goto out;

 /* We never free struct btree itself, just the memory that holds the on
 * disk node. Check the freed list before allocating a new one:
 */
 list_for_each_entry(b, &c->btree_cache_freed, list)
  if (!mca_reap(b, 0, false)) {
   mca_data_alloc(b, k, __GFP_NOWARN|GFP_NOIO);
   if (!b->keys.set[0].data)
    goto err;
   else
    goto out;
  }

 b = mca_bucket_alloc(c, k, __GFP_NOWARN|GFP_NOIO);
 if (!b)
  goto err;

 BUG_ON(!down_write_trylock(&b->lock));
 if (!b->keys.set->data)
  goto err;
out:
 BUG_ON(b->io_mutex.count != 1);

 bkey_copy(&b->key, k);
 list_move(&b->list, &c->btree_cache);
 hlist_del_init_rcu(&b->hash);
 hlist_add_head_rcu(&b->hash, mca_hash(c, k));

 lock_set_subclass(&b->lock.dep_map, level + 1, _THIS_IP_);
 b->parent = (void *) ~0UL;
 b->flags = 0;
 b->written = 0;
 b->level = level;

 if (!b->level)
  bch_btree_keys_init(&b->keys, &bch_extent_keys_ops,
        &b->c->expensive_debug_checks);
 else
  bch_btree_keys_init(&b->keys, &bch_btree_keys_ops,
        &b->c->expensive_debug_checks);

 return b;
err:
 if (b)
  rw_unlock(true, b);

 b = mca_cannibalize(c, op, k);
 if (!IS_ERR(b))
  goto out;

 return b;
}

/*
 * bch_btree_node_get - find a btree node in the cache and lock it, reading it
 * in from disk if necessary.
 *
 * If IO is necessary and running under submit_bio_noacct, returns -EAGAIN.
 *
 * The btree node will have either a read or a write lock held, depending on
 * level and op->lock.
 *
 * Note: Only error code or btree pointer will be returned, it is unncessary
 *       for callers to check NULL pointer.
 */
struct btree *bch_btree_node_get(struct cache_set *c, struct btree_op *op,
     struct bkey *k, int level, bool write,
     struct btree *parent)
{
 int i = 0;
 struct btree *b;

 BUG_ON(level < 0);
retry:
 b = mca_find(c, k);

 if (!b) {
  if (current->bio_list)
   return ERR_PTR(-EAGAIN);

  mutex_lock(&c->bucket_lock);
  b = mca_alloc(c, op, k, level);
  mutex_unlock(&c->bucket_lock);

  if (!b)
   goto retry;
  if (IS_ERR(b))
   return b;

  bch_btree_node_read(b);

  if (!write)
   downgrade_write(&b->lock);
 } else {
  rw_lock(write, b, level);
  if (PTR_HASH(c, &b->key) != PTR_HASH(c, k)) {
   rw_unlock(write, b);
   goto retry;
  }
  BUG_ON(b->level != level);
 }

 if (btree_node_io_error(b)) {
  rw_unlock(write, b);
  return ERR_PTR(-EIO);
 }

 BUG_ON(!b->written);

 b->parent = parent;

 for (; i <= b->keys.nsets && b->keys.set[i].size; i++) {
  prefetch(b->keys.set[i].tree);
  prefetch(b->keys.set[i].data);
 }

 for (; i <= b->keys.nsets; i++)
  prefetch(b->keys.set[i].data);

 return b;
}

static void btree_node_prefetch(struct btree *parent, struct bkey *k)
{
 struct btree *b;

 mutex_lock(&parent->c->bucket_lock);
 b = mca_alloc(parent->c, NULL, k, parent->level - 1);
 mutex_unlock(&parent->c->bucket_lock);

 if (!IS_ERR_OR_NULL(b)) {
  b->parent = parent;
  bch_btree_node_read(b);
  rw_unlock(true, b);
 }
}

/* Btree alloc */

static void btree_node_free(struct btree *b)
{
 trace_bcache_btree_node_free(b);

 BUG_ON(b == b->c->root);

retry:
 mutex_lock(&b->write_lock);
 /*
 * If the btree node is selected and flushing in btree_flush_write(),
 * delay and retry until the BTREE_NODE_journal_flush bit cleared,
 * then it is safe to free the btree node here. Otherwise this btree
 * node will be in race condition.
 */
 if (btree_node_journal_flush(b)) {
  mutex_unlock(&b->write_lock);
  pr_debug("bnode %p journal_flush set, retry\n", b);
  udelay(1);
  goto retry;
 }

 if (btree_node_dirty(b)) {
  btree_complete_write(b, btree_current_write(b));
  clear_bit(BTREE_NODE_dirty, &b->flags);
 }

 mutex_unlock(&b->write_lock);

 cancel_delayed_work(&b->work);

 mutex_lock(&b->c->bucket_lock);
 bch_bucket_free(b->c, &b->key);
 mca_bucket_free(b);
 mutex_unlock(&b->c->bucket_lock);
}

/*
 * Only error code or btree pointer will be returned, it is unncessary for
 * callers to check NULL pointer.
 */
struct btree *__bch_btree_node_alloc(struct cache_set *c, struct btree_op *op,
         int level, bool wait,
         struct btree *parent)
{
 BKEY_PADDED(key) k;
 struct btree *b;

 mutex_lock(&c->bucket_lock);
retry:
 /* return ERR_PTR(-EAGAIN) when it fails */
 b = ERR_PTR(-EAGAIN);
 if (__bch_bucket_alloc_set(c, RESERVE_BTREE, &k.key, wait))
  goto err;

 bkey_put(c, &k.key);
 SET_KEY_SIZE(&k.key, c->btree_pages * PAGE_SECTORS);

 b = mca_alloc(c, op, &k.key, level);
 if (IS_ERR(b))
  goto err_free;

 if (!b) {
  cache_bug(c,
   "Tried to allocate bucket that was in btree cache");
  goto retry;
 }

 b->parent = parent;
 bch_bset_init_next(&b->keys, b->keys.set->data, bset_magic(&b->c->cache->sb));

 mutex_unlock(&c->bucket_lock);

 trace_bcache_btree_node_alloc(b);
 return b;
err_free:
 bch_bucket_free(c, &k.key);
err:
 mutex_unlock(&c->bucket_lock);

 trace_bcache_btree_node_alloc_fail(c);
 return b;
}

static struct btree *bch_btree_node_alloc(struct cache_set *c,
       struct btree_op *op, int level,
       struct btree *parent)
{
 return __bch_btree_node_alloc(c, op, level, op != NULL, parent);
}

static struct btree *btree_node_alloc_replacement(struct btree *b,
        struct btree_op *op)
{
 struct btree *n = bch_btree_node_alloc(b->c, op, b->level, b->parent);

 if (!IS_ERR(n)) {
  mutex_lock(&n->write_lock);
  bch_btree_sort_into(&b->keys, &n->keys, &b->c->sort);
  bkey_copy_key(&n->key, &b->key);
  mutex_unlock(&n->write_lock);
 }

 return n;
}

static void make_btree_freeing_key(struct btree *b, struct bkey *k)
{
 unsigned int i;

 mutex_lock(&b->c->bucket_lock);

 atomic_inc(&b->c->prio_blocked);

 bkey_copy(k, &b->key);
 bkey_copy_key(k, &ZERO_KEY);

 for (i = 0; i < KEY_PTRS(k); i++)
  SET_PTR_GEN(k, i,
       bch_inc_gen(b->c->cache,
     PTR_BUCKET(b->c, &b->key, i)));

 mutex_unlock(&b->c->bucket_lock);
}

static int btree_check_reserve(struct btree *b, struct btree_op *op)
{
 struct cache_set *c = b->c;
 struct cache *ca = c->cache;
 unsigned int reserve = (c->root->level - b->level) * 2 + 1;

 mutex_lock(&c->bucket_lock);

 if (fifo_used(&ca->free[RESERVE_BTREE]) < reserve) {
  if (op)
   prepare_to_wait(&c->btree_cache_wait, &op->wait,
     TASK_UNINTERRUPTIBLE);
  mutex_unlock(&c->bucket_lock);
  return -EINTR;
 }

 mutex_unlock(&c->bucket_lock);

 return mca_cannibalize_lock(b->c, op);
}

/* Garbage collection */

static uint8_t __bch_btree_mark_key(struct cache_set *c, int level,
        struct bkey *k)
{
 uint8_t stale = 0;
 unsigned int i;
 struct bucket *g;

 /*
 * ptr_invalid() can't return true for the keys that mark btree nodes as
 * freed, but since ptr_bad() returns true we'll never actually use them
 * for anything and thus we don't want mark their pointers here
 */
 if (!bkey_cmp(k, &ZERO_KEY))
  return stale;

 for (i = 0; i < KEY_PTRS(k); i++) {
  if (!ptr_available(c, k, i))
   continue;

  g = PTR_BUCKET(c, k, i);

  if (gen_after(g->last_gc, PTR_GEN(k, i)))
   g->last_gc = PTR_GEN(k, i);

  if (ptr_stale(c, k, i)) {
   stale = max(stale, ptr_stale(c, k, i));
   continue;
  }

  cache_bug_on(GC_MARK(g) &&
        (GC_MARK(g) == GC_MARK_METADATA) != (level != 0),
        c, "inconsistent ptrs: mark = %llu, level = %i",
        GC_MARK(g), level);

  if (level)
   SET_GC_MARK(g, GC_MARK_METADATA);
  else if (KEY_DIRTY(k))
   SET_GC_MARK(g, GC_MARK_DIRTY);
  else if (!GC_MARK(g))
   SET_GC_MARK(g, GC_MARK_RECLAIMABLE);

  /* guard against overflow */
  SET_GC_SECTORS_USED(g, min_t(unsigned int,
          GC_SECTORS_USED(g) + KEY_SIZE(k),
          MAX_GC_SECTORS_USED));

  BUG_ON(!GC_SECTORS_USED(g));
 }

 return stale;
}

#define btree_mark_key(b, k) __bch_btree_mark_key(b->c, b->level, k)

void bch_initial_mark_key(struct cache_set *c, int level, struct bkey *k)
{
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < KEY_PTRS(k); i++)
  if (ptr_available(c, k, i) &&
      !ptr_stale(c, k, i)) {
   struct bucket *b = PTR_BUCKET(c, k, i);

   b->gen = PTR_GEN(k, i);

   if (level && bkey_cmp(k, &ZERO_KEY))
    b->prio = BTREE_PRIO;
   else if (!level && b->prio == BTREE_PRIO)
    b->prio = INITIAL_PRIO;
  }

 __bch_btree_mark_key(c, level, k);
}

void bch_update_bucket_in_use(struct cache_set *c, struct gc_stat *stats)
{
 stats->in_use = (c->nbuckets - c->avail_nbuckets) * 100 / c->nbuckets;
}

static bool btree_gc_mark_node(struct btree *b, struct gc_stat *gc)
{
 uint8_t stale = 0;
 unsigned int keys = 0, good_keys = 0;
 struct bkey *k;
 struct btree_iter_stack iter;
 struct bset_tree *t;

 gc->nodes++;

 for_each_key_filter(&b->keys, k, &iter, bch_ptr_invalid) {
  stale = max(stale, btree_mark_key(b, k));
  keys++;

  if (bch_ptr_bad(&b->keys, k))
   continue;

  gc->key_bytes += bkey_u64s(k);
  gc->nkeys++;
  good_keys++;

  gc->data += KEY_SIZE(k);
 }

 for (t = b->keys.set; t <= &b->keys.set[b->keys.nsets]; t++)
  btree_bug_on(t->size &&
        bset_written(&b->keys, t) &&
        bkey_cmp(&b->key, &t->end) < 0,
        b, "found short btree key in gc");

 if (b->c->gc_always_rewrite)
  return true;

 if (stale > 10)
  return true;

 if ((keys - good_keys) * 2 > keys)
  return true;

 return false;
}

#define GC_MERGE_NODES 4U

struct gc_merge_info {
 struct btree *b;
 unsigned int keys;
};

static int bch_btree_insert_node(struct btree *b, struct btree_op *op,
     struct keylist *insert_keys,
     atomic_t *journal_ref,
     struct bkey *replace_key);

static int btree_gc_coalesce(struct btree *b, struct btree_op *op,
        struct gc_stat *gc, struct gc_merge_info *r)
{
 unsigned int i, nodes = 0, keys = 0, blocks;
 struct btree *new_nodes[GC_MERGE_NODES];
 struct keylist keylist;
 struct closure cl;
 struct bkey *k;

 bch_keylist_init(&keylist);

 if (btree_check_reserve(b, NULL))
  return 0;

 memset(new_nodes, 0, sizeof(new_nodes));
 closure_init_stack(&cl);

 while (nodes < GC_MERGE_NODES && !IS_ERR_OR_NULL(r[nodes].b))
  keys += r[nodes++].keys;

 blocks = btree_default_blocks(b->c) * 2 / 3;

 if (nodes < 2 ||
     __set_blocks(b->keys.set[0].data, keys,
    block_bytes(b->c->cache)) > blocks * (nodes - 1))
  return 0;

 for (i = 0; i < nodes; i++) {
  new_nodes[i] = btree_node_alloc_replacement(r[i].b, NULL);
  if (IS_ERR(new_nodes[i]))
   goto out_nocoalesce;
 }

 /*
 * We have to check the reserve here, after we've allocated our new
 * nodes, to make sure the insert below will succeed - we also check
 * before as an optimization to potentially avoid a bunch of expensive
 * allocs/sorts
 */
 if (btree_check_reserve(b, NULL))
  goto out_nocoalesce;

 for (i = 0; i < nodes; i++)
  mutex_lock(&new_nodes[i]->write_lock);

 for (i = nodes - 1; i > 0; --i) {
  struct bset *n1 = btree_bset_first(new_nodes[i]);
  struct bset *n2 = btree_bset_first(new_nodes[i - 1]);
  struct bkey *k, *last = NULL;

  keys = 0;

  if (i > 1) {
   for (k = n2->start;
        k < bset_bkey_last(n2);
        k = bkey_next(k)) {
    if (__set_blocks(n1, n1->keys + keys +
       bkey_u64s(k),
       block_bytes(b->c->cache)) > blocks)
     break;

    last = k;
    keys += bkey_u64s(k);
   }
  } else {
   /*
 * Last node we're not getting rid of - we're getting
 * rid of the node at r[0]. Have to try and fit all of
 * the remaining keys into this node; we can't ensure
 * they will always fit due to rounding and variable
 * length keys (shouldn't be possible in practice,
 * though)
 */
   if (__set_blocks(n1, n1->keys + n2->keys,
      block_bytes(b->c->cache)) >
       btree_blocks(new_nodes[i]))
    goto out_unlock_nocoalesce;

   keys = n2->keys;
   /* Take the key of the node we're getting rid of */
   last = &r->b->key;
  }

  BUG_ON(__set_blocks(n1, n1->keys + keys, block_bytes(b->c->cache)) >
         btree_blocks(new_nodes[i]));

  if (last)
   bkey_copy_key(&new_nodes[i]->key, last);

  memcpy(bset_bkey_last(n1),
         n2->start,
         (void *) bset_bkey_idx(n2, keys) - (void *) n2->start);

  n1->keys += keys;
  r[i].keys = n1->keys;

  memmove(n2->start,
   bset_bkey_idx(n2, keys),
   (void *) bset_bkey_last(n2) -
   (void *) bset_bkey_idx(n2, keys));

  n2->keys -= keys;

  if (__bch_keylist_realloc(&keylist,
       bkey_u64s(&new_nodes[i]->key)))
   goto out_unlock_nocoalesce;

  bch_btree_node_write(new_nodes[i], &cl);
  bch_keylist_add(&keylist, &new_nodes[i]->key);
 }

 for (i = 0; i < nodes; i++)
  mutex_unlock(&new_nodes[i]->write_lock);

 closure_sync(&cl);

 /* We emptied out this node */
 BUG_ON(btree_bset_first(new_nodes[0])->keys);
 btree_node_free(new_nodes[0]);
 rw_unlock(true, new_nodes[0]);
 new_nodes[0] = NULL;

 for (i = 0; i < nodes; i++) {
  if (__bch_keylist_realloc(&keylist, bkey_u64s(&r[i].b->key)))
   goto out_nocoalesce;

  make_btree_freeing_key(r[i].b, keylist.top);
  bch_keylist_push(&keylist);
 }

 bch_btree_insert_node(b, op, &keylist, NULL, NULL);
 BUG_ON(!bch_keylist_empty(&keylist));

 for (i = 0; i < nodes; i++) {
  btree_node_free(r[i].b);
  rw_unlock(true, r[i].b);

  r[i].b = new_nodes[i];
 }

 memmove(r, r + 1, sizeof(r[0]) * (nodes - 1));
 r[nodes - 1].b = ERR_PTR(-EINTR);

 trace_bcache_btree_gc_coalesce(nodes);
 gc->nodes--;

 bch_keylist_free(&keylist);

 /* Invalidated our iterator */
 return -EINTR;

out_unlock_nocoalesce:
 for (i = 0; i < nodes; i++)
  mutex_unlock(&new_nodes[i]->write_lock);

out_nocoalesce:
 closure_sync(&cl);

 while ((k = bch_keylist_pop(&keylist)))
  if (!bkey_cmp(k, &ZERO_KEY))
   atomic_dec(&b->c->prio_blocked);
 bch_keylist_free(&keylist);

 for (i = 0; i < nodes; i++)
  if (!IS_ERR_OR_NULL(new_nodes[i])) {
   btree_node_free(new_nodes[i]);
   rw_unlock(true, new_nodes[i]);
  }
 return 0;
}

static int btree_gc_rewrite_node(struct btree *b, struct btree_op *op,
     struct btree *replace)
{
 struct keylist keys;
 struct btree *n;

 if (btree_check_reserve(b, NULL))
  return 0;

 n = btree_node_alloc_replacement(replace, NULL);
 if (IS_ERR(n))
  return 0;

 /* recheck reserve after allocating replacement node */
 if (btree_check_reserve(b, NULL)) {
  btree_node_free(n);
  rw_unlock(true, n);
  return 0;
 }

 bch_btree_node_write_sync(n);

 bch_keylist_init(&keys);
 bch_keylist_add(&keys, &n->key);

 make_btree_freeing_key(replace, keys.top);
 bch_keylist_push(&keys);

 bch_btree_insert_node(b, op, &keys, NULL, NULL);
 BUG_ON(!bch_keylist_empty(&keys));

 btree_node_free(replace);
 rw_unlock(true, n);

 /* Invalidated our iterator */
 return -EINTR;
}

static unsigned int btree_gc_count_keys(struct btree *b)
{
 struct bkey *k;
 struct btree_iter_stack iter;
 unsigned int ret = 0;

 for_each_key_filter(&b->keys, k, &iter, bch_ptr_bad)
  ret += bkey_u64s(k);

 return ret;
}

static size_t btree_gc_min_nodes(struct cache_set *c)
{
 size_t min_nodes;

 /*
 * Since incremental GC would stop 100ms when front
 * side I/O comes, so when there are many btree nodes,
 * if GC only processes constant (100) nodes each time,
 * GC would last a long time, and the front side I/Os
 * would run out of the buckets (since no new bucket
 * can be allocated during GC), and be blocked again.
 * So GC should not process constant nodes, but varied
 * nodes according to the number of btree nodes, which
 * realized by dividing GC into constant(100) times,
 * so when there are many btree nodes, GC can process
 * more nodes each time, otherwise, GC will process less
 * nodes each time (but no less than MIN_GC_NODES)
 */
 min_nodes = c->gc_stats.nodes / MAX_GC_TIMES;
 if (min_nodes < MIN_GC_NODES)
  min_nodes = MIN_GC_NODES;

 return min_nodes;
}


static int btree_gc_recurse(struct btree *b, struct btree_op *op,
       struct closure *writes, struct gc_stat *gc)
{
 int ret = 0;
 bool should_rewrite;
 struct bkey *k;
 struct btree_iter_stack iter;
 struct gc_merge_info r[GC_MERGE_NODES];
 struct gc_merge_info *i, *last = r + ARRAY_SIZE(r) - 1;

 bch_btree_iter_stack_init(&b->keys, &iter, &b->c->gc_done);

 for (i = r; i < r + ARRAY_SIZE(r); i++)
  i->b = ERR_PTR(-EINTR);

 while (1) {
  k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter, &b->keys,
            bch_ptr_bad);
  if (k) {
   r->b = bch_btree_node_get(b->c, op, k, b->level - 1,
        true, b);
   if (IS_ERR(r->b)) {
    ret = PTR_ERR(r->b);
    break;
   }

   r->keys = btree_gc_count_keys(r->b);

   ret = btree_gc_coalesce(b, op, gc, r);
   if (ret)
    break;
  }

  if (!last->b)
   break;

  if (!IS_ERR(last->b)) {
   should_rewrite = btree_gc_mark_node(last->b, gc);
   if (should_rewrite) {
    ret = btree_gc_rewrite_node(b, op, last->b);
    if (ret)
     break;
   }

   if (last->b->level) {
    ret = btree_gc_recurse(last->b, op, writes, gc);
    if (ret)
     break;
   }

   bkey_copy_key(&b->c->gc_done, &last->b->key);

   /*
 * Must flush leaf nodes before gc ends, since replace
 * operations aren't journalled
 */
   mutex_lock(&last->b->write_lock);
   if (btree_node_dirty(last->b))
    bch_btree_node_write(last->b, writes);
   mutex_unlock(&last->b->write_lock);
   rw_unlock(true, last->b);
  }

  memmove(r + 1, r, sizeof(r[0]) * (GC_MERGE_NODES - 1));
  r->b = NULL;

  if (atomic_read(&b->c->search_inflight) &&
      gc->nodes >= gc->nodes_pre + btree_gc_min_nodes(b->c)) {
   gc->nodes_pre =  gc->nodes;
   ret = -EAGAIN;
   break;
  }

  if (need_resched()) {
   ret = -EAGAIN;
   break;
  }
 }

 for (i = r; i < r + ARRAY_SIZE(r); i++)
  if (!IS_ERR_OR_NULL(i->b)) {
   mutex_lock(&i->b->write_lock);
   if (btree_node_dirty(i->b))
    bch_btree_node_write(i->b, writes);
   mutex_unlock(&i->b->write_lock);
   rw_unlock(true, i->b);
  }

 return ret;
}

static int bch_btree_gc_root(struct btree *b, struct btree_op *op,
        struct closure *writes, struct gc_stat *gc)
{
 struct btree *n = NULL;
 int ret = 0;
 bool should_rewrite;

 should_rewrite = btree_gc_mark_node(b, gc);
 if (should_rewrite) {
  n = btree_node_alloc_replacement(b, NULL);

  if (!IS_ERR(n)) {
   bch_btree_node_write_sync(n);

   bch_btree_set_root(n);
   btree_node_free(b);
   rw_unlock(true, n);

   return -EINTR;
  }
 }

 __bch_btree_mark_key(b->c, b->level + 1, &b->key);

 if (b->level) {
  ret = btree_gc_recurse(b, op, writes, gc);
  if (ret)
   return ret;
 }

 bkey_copy_key(&b->c->gc_done, &b->key);

 return ret;
}

static void btree_gc_start(struct cache_set *c)
{
 struct cache *ca;
 struct bucket *b;

 if (!c->gc_mark_valid)
  return;

 mutex_lock(&c->bucket_lock);

 c->gc_done = ZERO_KEY;

 ca = c->cache;
 for_each_bucket(b, ca) {
  b->last_gc = b->gen;
  if (bch_can_invalidate_bucket(ca, b))
   b->reclaimable_in_gc = 1;
  if (!atomic_read(&b->pin)) {
   SET_GC_MARK(b, 0);
   SET_GC_SECTORS_USED(b, 0);
  }
 }

 c->gc_mark_valid = 0;
 mutex_unlock(&c->bucket_lock);
}

static void bch_btree_gc_finish(struct cache_set *c)
{
 struct bucket *b;
 struct cache *ca;
 unsigned int i, j;
 uint64_t *k;

 mutex_lock(&c->bucket_lock);

 set_gc_sectors(c);
 c->gc_mark_valid = 1;
 c->need_gc = 0;

 for (i = 0; i < KEY_PTRS(&c->uuid_bucket); i++)
  SET_GC_MARK(PTR_BUCKET(c, &c->uuid_bucket, i),
       GC_MARK_METADATA);

 /* don't reclaim buckets to which writeback keys point */
 rcu_read_lock();
 for (i = 0; i < c->devices_max_used; i++) {
  struct bcache_device *d = c->devices[i];
  struct cached_dev *dc;
  struct keybuf_key *w, *n;

  if (!d || UUID_FLASH_ONLY(&c->uuids[i]))
   continue;
  dc = container_of(d, struct cached_dev, disk);

  spin_lock(&dc->writeback_keys.lock);
  rbtree_postorder_for_each_entry_safe(w, n,
     &dc->writeback_keys.keys, node)
   for (j = 0; j < KEY_PTRS(&w->key); j++)
    SET_GC_MARK(PTR_BUCKET(c, &w->key, j),
         GC_MARK_DIRTY);
  spin_unlock(&dc->writeback_keys.lock);
 }
 rcu_read_unlock();

 c->avail_nbuckets = 0;

 ca = c->cache;
 ca->invalidate_needs_gc = 0;

 for (k = ca->sb.d; k < ca->sb.d + ca->sb.keys; k++)
  SET_GC_MARK(ca->buckets + *k, GC_MARK_METADATA);

 for (k = ca->prio_buckets;
      k < ca->prio_buckets + prio_buckets(ca) * 2; k++)
  SET_GC_MARK(ca->buckets + *k, GC_MARK_METADATA);

 for_each_bucket(b, ca) {
  c->need_gc = max(c->need_gc, bucket_gc_gen(b));

  if (b->reclaimable_in_gc)
   b->reclaimable_in_gc = 0;

  if (atomic_read(&b->pin))
   continue;

  BUG_ON(!GC_MARK(b) && GC_SECTORS_USED(b));

  if (!GC_MARK(b) || GC_MARK(b) == GC_MARK_RECLAIMABLE)
   c->avail_nbuckets++;
 }

 mutex_unlock(&c->bucket_lock);
}

static void bch_btree_gc(struct cache_set *c)
{
 int ret;
 struct gc_stat stats;
 struct closure writes;
 struct btree_op op;
 uint64_t start_time = local_clock();

 trace_bcache_gc_start(c);

 memset(&stats, 0, sizeof(struct gc_stat));
 closure_init_stack(&writes);
 bch_btree_op_init(&op, SHRT_MAX);

 btree_gc_start(c);

 /* if CACHE_SET_IO_DISABLE set, gc thread should stop too */
 do {
  ret = bcache_btree_root(gc_root, c, &op, &writes, &stats);
  closure_sync(&writes);
  cond_resched();

  if (ret == -EAGAIN)
   schedule_timeout_interruptible(msecs_to_jiffies
             (GC_SLEEP_MS));
  else if (ret)
   pr_warn("gc failed!\n");
 } while (ret && !test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags));

 bch_btree_gc_finish(c);
 wake_up_allocators(c);

 bch_time_stats_update(&c->btree_gc_time, start_time);

 stats.key_bytes *= sizeof(uint64_t);
 stats.data <<= 9;
 bch_update_bucket_in_use(c, &stats);
 memcpy(&c->gc_stats, &stats, sizeof(struct gc_stat));

 trace_bcache_gc_end(c);

 bch_moving_gc(c);
}

static bool gc_should_run(struct cache_set *c)
{
 struct cache *ca = c->cache;

 if (ca->invalidate_needs_gc)
  return true;

 if (atomic_read(&c->sectors_to_gc) < 0)
  return true;

 return false;
}

static int bch_gc_thread(void *arg)
{
 struct cache_set *c = arg;

 while (1) {
  wait_event_interruptible(c->gc_wait,
      kthread_should_stop() ||
      test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags) ||
      gc_should_run(c));

  if (kthread_should_stop() ||
      test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags))
   break;

  set_gc_sectors(c);
  bch_btree_gc(c);
 }

 wait_for_kthread_stop();
 return 0;
}

int bch_gc_thread_start(struct cache_set *c)
{
 c->gc_thread = kthread_run(bch_gc_thread, c, "bcache_gc");
 return PTR_ERR_OR_ZERO(c->gc_thread);
}

/* Initial partial gc */

static int bch_btree_check_recurse(struct btree *b, struct btree_op *op)
{
 int ret = 0;
 struct bkey *k, *p = NULL;
 struct btree_iter_stack iter;

 for_each_key_filter(&b->keys, k, &iter, bch_ptr_invalid)
  bch_initial_mark_key(b->c, b->level, k);

 bch_initial_mark_key(b->c, b->level + 1, &b->key);

 if (b->level) {
  bch_btree_iter_stack_init(&b->keys, &iter, NULL);

  do {
   k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter, &b->keys,
             bch_ptr_bad);
   if (k) {
    btree_node_prefetch(b, k);
    /*
 * initiallize c->gc_stats.nodes
 * for incremental GC
 */
    b->c->gc_stats.nodes++;
   }

   if (p)
    ret = bcache_btree(check_recurse, p, b, op);

   p = k;
  } while (p && !ret);
 }

 return ret;
}


static int bch_btree_check_thread(void *arg)
{
 int ret;
 struct btree_check_info *info = arg;
 struct btree_check_state *check_state = info->state;
 struct cache_set *c = check_state->c;
 struct btree_iter_stack iter;
 struct bkey *k, *p;
 int cur_idx, prev_idx, skip_nr;

 k = p = NULL;
 cur_idx = prev_idx = 0;
 ret = 0;

 /* root node keys are checked before thread created */
 bch_btree_iter_stack_init(&c->root->keys, &iter, NULL);
 k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter, &c->root->keys, bch_ptr_bad);
 BUG_ON(!k);

 p = k;
 while (k) {
  /*
 * Fetch a root node key index, skip the keys which
 * should be fetched by other threads, then check the
 * sub-tree indexed by the fetched key.
 */
  spin_lock(&check_state->idx_lock);
  cur_idx = check_state->key_idx;
  check_state->key_idx++;
  spin_unlock(&check_state->idx_lock);

  skip_nr = cur_idx - prev_idx;

  while (skip_nr) {
   k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter,
             &c->root->keys,
             bch_ptr_bad);
   if (k)
    p = k;
   else {
    /*
 * No more keys to check in root node,
 * current checking threads are enough,
 * stop creating more.
 */
    atomic_set(&check_state->enough, 1);
    /* Update check_state->enough earlier */
    smp_mb__after_atomic();
    goto out;
   }
   skip_nr--;
   cond_resched();
  }

  if (p) {
   struct btree_op op;

   btree_node_prefetch(c->root, p);
   c->gc_stats.nodes++;
   bch_btree_op_init(&op, 0);
   ret = bcache_btree(check_recurse, p, c->root, &op);
   /*
 * The op may be added to cache_set's btree_cache_wait
 * in mca_cannibalize(), must ensure it is removed from
 * the list and release btree_cache_alloc_lock before
 * free op memory.
 * Otherwise, the btree_cache_wait will be damaged.
 */
   bch_cannibalize_unlock(c);
   finish_wait(&c->btree_cache_wait, &(&op)->wait);
   if (ret)
    goto out;
  }
  p = NULL;
  prev_idx = cur_idx;
  cond_resched();
 }

out:
 info->result = ret;
 /* update check_state->started among all CPUs */
 smp_mb__before_atomic();
 if (atomic_dec_and_test(&check_state->started))
  wake_up(&check_state->wait);

 return ret;
}



static int bch_btree_chkthread_nr(void)
{
 int n = num_online_cpus()/2;

 if (n == 0)
  n = 1;
 else if (n > BCH_BTR_CHKTHREAD_MAX)
  n = BCH_BTR_CHKTHREAD_MAX;

 return n;
}

int bch_btree_check(struct cache_set *c)
{
 int ret = 0;
 int i;
 struct bkey *k = NULL;
 struct btree_iter_stack iter;
 struct btree_check_state check_state;

 /* check and mark root node keys */
 for_each_key_filter(&c->root->keys, k, &iter, bch_ptr_invalid)
  bch_initial_mark_key(c, c->root->level, k);

 bch_initial_mark_key(c, c->root->level + 1, &c->root->key);

 if (c->root->level == 0)
  return 0;

 memset(&check_state, 0, sizeof(struct btree_check_state));
 check_state.c = c;
 check_state.total_threads = bch_btree_chkthread_nr();
 check_state.key_idx = 0;
 spin_lock_init(&check_state.idx_lock);
 atomic_set(&check_state.started, 0);
 atomic_set(&check_state.enough, 0);
 init_waitqueue_head(&check_state.wait);

 rw_lock(0, c->root, c->root->level);
 /*
 * Run multiple threads to check btree nodes in parallel,
 * if check_state.enough is non-zero, it means current
 * running check threads are enough, unncessary to create
 * more.
 */
 for (i = 0; i < check_state.total_threads; i++) {
  /* fetch latest check_state.enough earlier */
  smp_mb__before_atomic();
  if (atomic_read(&check_state.enough))
   break;

  check_state.infos[i].result = 0;
  check_state.infos[i].state = &check_state;

  check_state.infos[i].thread =
   kthread_run(bch_btree_check_thread,
        &check_state.infos[i],
        "bch_btrchk[%d]", i);
  if (IS_ERR(check_state.infos[i].thread)) {
   pr_err("fails to run thread bch_btrchk[%d]\n", i);
   for (--i; i >= 0; i--)
    kthread_stop(check_state.infos[i].thread);
   ret = -ENOMEM;
   goto out;
  }
  atomic_inc(&check_state.started);
 }

 /*
 * Must wait for all threads to stop.
 */
 wait_event(check_state.wait, atomic_read(&check_state.started) == 0);

 for (i = 0; i < check_state.total_threads; i++) {
  if (check_state.infos[i].result) {
   ret = check_state.infos[i].result;
   goto out;
  }
 }

out:
 rw_unlock(0, c->root);
 return ret;
}

void bch_initial_gc_finish(struct cache_set *c)
{
 struct cache *ca = c->cache;
 struct bucket *b;

 bch_btree_gc_finish(c);

 mutex_lock(&c->bucket_lock);

 /*
 * We need to put some unused buckets directly on the prio freelist in
 * order to get the allocator thread started - it needs freed buckets in
 * order to rewrite the prios and gens, and it needs to rewrite prios
 * and gens in order to free buckets.
 *
 * This is only safe for buckets that have no live data in them, which
 * there should always be some of.
 */
 for_each_bucket(b, ca) {
  if (fifo_full(&ca->free[RESERVE_PRIO]) &&
      fifo_full(&ca->free[RESERVE_BTREE]))
   break;

  if (bch_can_invalidate_bucket(ca, b) &&
      !GC_MARK(b)) {
   __bch_invalidate_one_bucket(ca, b);
   if (!fifo_push(&ca->free[RESERVE_PRIO],
      b - ca->buckets))
    fifo_push(&ca->free[RESERVE_BTREE],
       b - ca->buckets);
  }
 }

 mutex_unlock(&c->bucket_lock);
}

/* Btree insertion */

static bool btree_insert_key(struct btree *b, struct bkey *k,
        struct bkey *replace_key)
{
 unsigned int status;

 BUG_ON(bkey_cmp(k, &b->key) > 0);

 status = bch_btree_insert_key(&b->keys, k, replace_key);
 if (status != BTREE_INSERT_STATUS_NO_INSERT) {
  bch_check_keys(&b->keys, "%u for %s", status,
          replace_key ? "replace" : "insert");

  trace_bcache_btree_insert_key(b, k, replace_key != NULL,
           status);
  return true;
 } else
  return false;
}

static size_t insert_u64s_remaining(struct btree *b)
{
 long ret = bch_btree_keys_u64s_remaining(&b->keys);

 /*
 * Might land in the middle of an existing extent and have to split it
 */
 if (b->keys.ops->is_extents)
  ret -= KEY_MAX_U64S;

 return max(ret, 0L);
}

static bool bch_btree_insert_keys(struct btree *b, struct btree_op *op,
      struct keylist *insert_keys,
      struct bkey *replace_key)
{
 bool ret = false;
 int oldsize = bch_count_data(&b->keys);

 while (!bch_keylist_empty(insert_keys)) {
  struct bkey *k = insert_keys->keys;

  if (bkey_u64s(k) > insert_u64s_remaining(b))
   break;

  if (bkey_cmp(k, &b->key) <= 0) {
   if (!b->level)
    bkey_put(b->c, k);

   ret |= btree_insert_key(b, k, replace_key);
   bch_keylist_pop_front(insert_keys);
  } else if (bkey_cmp(&START_KEY(k), &b->key) < 0) {
   BKEY_PADDED(key) temp;
   bkey_copy(&temp.key, insert_keys->keys);

   bch_cut_back(&b->key, &temp.key);
   bch_cut_front(&b->key, insert_keys->keys);

   ret |= btree_insert_key(b, &temp.key, replace_key);
   break;
  } else {
   break;
  }
 }

 if (!ret)
  op->insert_collision = true;

 BUG_ON(!bch_keylist_empty(insert_keys) && b->level);

 BUG_ON(bch_count_data(&b->keys) < oldsize);
 return ret;
}

static int btree_split(struct btree *b, struct btree_op *op,
         struct keylist *insert_keys,
         struct bkey *replace_key)
{
 bool split;
 struct btree *n1, *n2 = NULL, *n3 = NULL;
 uint64_t start_time = local_clock();
 struct closure cl;
 struct keylist parent_keys;

 closure_init_stack(&cl);
 bch_keylist_init(&parent_keys);

 if (btree_check_reserve(b, op)) {
  if (!b->level)
   return -EINTR;
  else
   WARN(1, "insufficient reserve for split\n");
 }

 n1 = btree_node_alloc_replacement(b, op);
 if (IS_ERR(n1))
  goto err;

 split = set_blocks(btree_bset_first(n1),
      block_bytes(n1->c->cache)) > (btree_blocks(b) * 4) / 5;

 if (split) {
  unsigned int keys = 0;

  trace_bcache_btree_node_split(b, btree_bset_first(n1)->keys);

  n2 = bch_btree_node_alloc(b->c, op, b->level, b->parent);
  if (IS_ERR(n2))
   goto err_free1;

  if (!b->parent) {
   n3 = bch_btree_node_alloc(b->c, op, b->level + 1, NULL);
   if (IS_ERR(n3))
    goto err_free2;
  }

  mutex_lock(&n1->write_lock);
  mutex_lock(&n2->write_lock);

  bch_btree_insert_keys(n1, op, insert_keys, replace_key);

  /*
 * Has to be a linear search because we don't have an auxiliary
 * search tree yet
 */

  while (keys < (btree_bset_first(n1)->keys * 3) / 5)
   keys += bkey_u64s(bset_bkey_idx(btree_bset_first(n1),
       keys));

  bkey_copy_key(&n1->key,
         bset_bkey_idx(btree_bset_first(n1), keys));
  keys += bkey_u64s(bset_bkey_idx(btree_bset_first(n1), keys));

  btree_bset_first(n2)->keys = btree_bset_first(n1)->keys - keys;
  btree_bset_first(n1)->keys = keys;

  memcpy(btree_bset_first(n2)->start,
         bset_bkey_last(btree_bset_first(n1)),
         btree_bset_first(n2)->keys * sizeof(uint64_t));

  bkey_copy_key(&n2->key, &b->key);

  bch_keylist_add(&parent_keys, &n2->key);
  bch_btree_node_write(n2, &cl);
  mutex_unlock(&n2->write_lock);
  rw_unlock(true, n2);
 } else {
  trace_bcache_btree_node_compact(b, btree_bset_first(n1)->keys);

  mutex_lock(&n1->write_lock);
  bch_btree_insert_keys(n1, op, insert_keys, replace_key);
 }

 bch_keylist_add(&parent_keys, &n1->key);
 bch_btree_node_write(n1, &cl);
 mutex_unlock(&n1->write_lock);

 if (n3) {
  /* Depth increases, make a new root */
  mutex_lock(&n3->write_lock);
  bkey_copy_key(&n3->key, &MAX_KEY);
  bch_btree_insert_keys(n3, op, &parent_keys, NULL);
  bch_btree_node_write(n3, &cl);
  mutex_unlock(&n3->write_lock);

  closure_sync(&cl);
  bch_btree_set_root(n3);
  rw_unlock(true, n3);
 } else if (!b->parent) {
  /* Root filled up but didn't need to be split */
  closure_sync(&cl);
  bch_btree_set_root(n1);
 } else {
  /* Split a non root node */
  closure_sync(&cl);
  make_btree_freeing_key(b, parent_keys.top);
  bch_keylist_push(&parent_keys);

  bch_btree_insert_node(b->parent, op, &parent_keys, NULL, NULL);
  BUG_ON(!bch_keylist_empty(&parent_keys));
 }

 btree_node_free(b);
 rw_unlock(true, n1);

 bch_time_stats_update(&b->c->btree_split_time, start_time);

 return 0;
err_free2:
 bkey_put(b->c, &n2->key);
 btree_node_free(n2);
 rw_unlock(true, n2);
err_free1:
 bkey_put(b->c, &n1->key);
 btree_node_free(n1);
 rw_unlock(true, n1);
err:
 WARN(1, "bcache: btree split failed (level %u)", b->level);

 if (n3 == ERR_PTR(-EAGAIN) ||
     n2 == ERR_PTR(-EAGAIN) ||
     n1 == ERR_PTR(-EAGAIN))
  return -EAGAIN;

 return -ENOMEM;
}

static int bch_btree_insert_node(struct btree *b, struct btree_op *op,
     struct keylist *insert_keys,
     atomic_t *journal_ref,
     struct bkey *replace_key)
{
 struct closure cl;

 BUG_ON(b->level && replace_key);

 closure_init_stack(&cl);

 mutex_lock(&b->write_lock);

 if (write_block(b) != btree_bset_last(b) &&
     b->keys.last_set_unwritten)
  bch_btree_init_next(b); /* just wrote a set */

 if (bch_keylist_nkeys(insert_keys) > insert_u64s_remaining(b)) {
  mutex_unlock(&b->write_lock);
  goto split;
 }

 BUG_ON(write_block(b) != btree_bset_last(b));

 if (bch_btree_insert_keys(b, op, insert_keys, replace_key)) {
  if (!b->level)
   bch_btree_leaf_dirty(b, journal_ref);
  else
   bch_btree_node_write(b, &cl);
 }

 mutex_unlock(&b->write_lock);

 /* wait for btree node write if necessary, after unlock */
 closure_sync(&cl);

 return 0;
split:
 if (current->bio_list) {
  op->lock = b->c->root->level + 1;
  return -EAGAIN;
 } else if (op->lock <= b->c->root->level) {
  op->lock = b->c->root->level + 1;
  return -EINTR;
 } else {
  /* Invalidated all iterators */
  int ret = btree_split(b, op, insert_keys, replace_key);

  if (bch_keylist_empty(insert_keys))
   return 0;
  else if (!ret)
   return -EINTR;
  return ret;
 }
}

int bch_btree_insert_check_key(struct btree *b, struct btree_op *op,
          struct bkey *check_key)
{
 int ret = -EINTR;
 uint64_t btree_ptr = b->key.ptr[0];
 unsigned long seq = b->seq;
 struct keylist insert;
 bool upgrade = op->lock == -1;

 bch_keylist_init(&insert);

 if (upgrade) {
  rw_unlock(false, b);
  rw_lock(true, b, b->level);

  if (b->key.ptr[0] != btree_ptr ||
      b->seq != seq + 1) {
   op->lock = b->level;
   goto out;
  }
 }

 SET_KEY_PTRS(check_key, 1);
 get_random_bytes(&check_key->ptr[0], sizeof(uint64_t));

 SET_PTR_DEV(check_key, 0, PTR_CHECK_DEV);

 bch_keylist_add(&insert, check_key);

 ret = bch_btree_insert_node(b, op, &insert, NULL, NULL);

 BUG_ON(!ret && !bch_keylist_empty(&insert));
out:
 if (upgrade)
  downgrade_write(&b->lock);
 return ret;
}

struct btree_insert_op {
 struct btree_op op;
 struct keylist *keys;
 atomic_t *journal_ref;
 struct bkey *replace_key;
};

static int btree_insert_fn(struct btree_op *b_op, struct btree *b)
{
 struct btree_insert_op *op = container_of(b_op,
     struct btree_insert_op, op);

 int ret = bch_btree_insert_node(b, &op->op, op->keys,
     op->journal_ref, op->replace_key);
 if (ret && !bch_keylist_empty(op->keys))
  return ret;
 else
  return MAP_DONE;
}

int bch_btree_insert(struct cache_set *c, struct keylist *keys,
       atomic_t *journal_ref, struct bkey *replace_key)
{
 struct btree_insert_op op;
 int ret = 0;

 BUG_ON(current->bio_list);
 BUG_ON(bch_keylist_empty(keys));

 bch_btree_op_init(&op.op, 0);
 op.keys  = keys;
 op.journal_ref = journal_ref;
 op.replace_key = replace_key;

 while (!ret && !bch_keylist_empty(keys)) {
  op.op.lock = 0;
  ret = bch_btree_map_leaf_nodes(&op.op, c,
            &START_KEY(keys->keys),
            btree_insert_fn);
 }

 if (ret) {
  struct bkey *k;

  pr_err("error %i\n", ret);

  while ((k = bch_keylist_pop(keys)))
   bkey_put(c, k);
 } else if (op.op.insert_collision)
  ret = -ESRCH;

 return ret;
}

void bch_btree_set_root(struct btree *b)
{
 unsigned int i;
 struct closure cl;

 closure_init_stack(&cl);

 trace_bcache_btree_set_root(b);

 BUG_ON(!b->written);

 for (i = 0; i < KEY_PTRS(&b->key); i++)
  BUG_ON(PTR_BUCKET(b->c, &b->key, i)->prio != BTREE_PRIO);

 mutex_lock(&b->c->bucket_lock);
 list_del_init(&b->list);
 mutex_unlock(&b->c->bucket_lock);

 b->c->root = b;

 bch_journal_meta(b->c, &cl);
 closure_sync(&cl);
}

/* Map across nodes or keys */

static int bch_btree_map_nodes_recurse(struct btree *b, struct btree_op *op,
           struct bkey *from,
           btree_map_nodes_fn *fn, int flags)
{
 int ret = MAP_CONTINUE;

 if (b->level) {
  struct bkey *k;
  struct btree_iter_stack iter;

  bch_btree_iter_stack_init(&b->keys, &iter, from);

  while ((k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter, &b->keys,
             bch_ptr_bad))) {
   ret = bcache_btree(map_nodes_recurse, k, b,
        op, from, fn, flags);
   from = NULL;

   if (ret != MAP_CONTINUE)
    return ret;
  }
 }

 if (!b->level || flags == MAP_ALL_NODES)
  ret = fn(op, b);

 return ret;
}

int __bch_btree_map_nodes(struct btree_op *op, struct cache_set *c,
     struct bkey *from, btree_map_nodes_fn *fn, int flags)
{
 return bcache_btree_root(map_nodes_recurse, c, op, from, fn, flags);
}

int bch_btree_map_keys_recurse(struct btree *b, struct btree_op *op,
          struct bkey *from, btree_map_keys_fn *fn,
          int flags)
{
 int ret = MAP_CONTINUE;
 struct bkey *k;
 struct btree_iter_stack iter;

 bch_btree_iter_stack_init(&b->keys, &iter, from);

 while ((k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter, &b->keys,
            bch_ptr_bad))) {
  ret = !b->level
   ? fn(op, b, k)
   : bcache_btree(map_keys_recurse, k,
           b, op, from, fn, flags);
  from = NULL;

  if (ret != MAP_CONTINUE)
   return ret;
 }

 if (!b->level && (flags & MAP_END_KEY))
  ret = fn(op, b, &KEY(KEY_INODE(&b->key),
         KEY_OFFSET(&b->key), 0));

 return ret;
}

int bch_btree_map_keys(struct btree_op *op, struct cache_set *c,
         struct bkey *from, btree_map_keys_fn *fn, int flags)
{
 return bcache_btree_root(map_keys_recurse, c, op, from, fn, flags);
}

/* Keybuf code */

static inline int keybuf_cmp(struct keybuf_key *l, struct keybuf_key *r)
{
 /* Overlapping keys compare equal */
 if (bkey_cmp(&l->key, &START_KEY(&r->key)) <= 0)
  return -1;
 if (bkey_cmp(&START_KEY(&l->key), &r->key) >= 0)
  return 1;
 return 0;
}

static inline int keybuf_nonoverlapping_cmp(struct keybuf_key *l,
         struct keybuf_key *r)
{
 return clamp_t(int64_t, bkey_cmp(&l->key, &r->key), -1, 1);
}

struct refill {
 struct btree_op op;
 unsigned int nr_found;
 struct keybuf *buf;
 struct bkey *end;
 keybuf_pred_fn *pred;
};

static int refill_keybuf_fn(struct btree_op *op, struct btree *b,
       struct bkey *k)
{
 struct refill *refill = container_of(op, struct refill, op);
 struct keybuf *buf = refill->buf;
 int ret = MAP_CONTINUE;

 if (bkey_cmp(k, refill->end) > 0) {
  ret = MAP_DONE;
  goto out;
 }

 if (!KEY_SIZE(k)) /* end key */
  goto out;

 if (refill->pred(buf, k)) {
  struct keybuf_key *w;

  spin_lock(&buf->lock);

  w = array_alloc(&buf->freelist);
  if (!w) {
   spin_unlock(&buf->lock);
   return MAP_DONE;
  }

  w->private = NULL;
  bkey_copy(&w->key, k);

  if (RB_INSERT(&buf->keys, w, node, keybuf_cmp))
   array_free(&buf->freelist, w);
  else
   refill->nr_found++;

  if (array_freelist_empty(&buf->freelist))
   ret = MAP_DONE;

  spin_unlock(&buf->lock);
 }
out:
 buf->last_scanned = *k;
 return ret;
}

void bch_refill_keybuf(struct cache_set *c, struct keybuf *buf,
         struct bkey *end, keybuf_pred_fn *pred)
{
 struct bkey start = buf->last_scanned;
 struct refill refill;

 cond_resched();

 bch_btree_op_init(&refill.op, -1);
 refill.nr_found = 0;
 refill.buf = buf;
 refill.end = end;
 refill.pred = pred;

 bch_btree_map_keys(&refill.op, c, &buf->last_scanned,
      refill_keybuf_fn, MAP_END_KEY);

 trace_bcache_keyscan(refill.nr_found,
        KEY_INODE(&start), KEY_OFFSET(&start),
        KEY_INODE(&buf->last_scanned),
        KEY_OFFSET(&buf->last_scanned));

 spin_lock(&buf->lock);

 if (!RB_EMPTY_ROOT(&buf->keys)) {
  struct keybuf_key *w;

  w = RB_FIRST(&buf->keys, struct keybuf_key, node);
  buf->start = START_KEY(&w->key);

  w = RB_LAST(&buf->keys, struct keybuf_key, node);
  buf->end = w->key;
 } else {
  buf->start = MAX_KEY;
  buf->end = MAX_KEY;
 }

 spin_unlock(&buf->lock);
}

static void __bch_keybuf_del(struct keybuf *buf, struct keybuf_key *w)
{
 rb_erase(&w->node, &buf->keys);
 array_free(&buf->freelist, w);
}

void bch_keybuf_del(struct keybuf *buf, struct keybuf_key *w)
{
 spin_lock(&buf->lock);
 __bch_keybuf_del(buf, w);
 spin_unlock(&buf->lock);
}

bool bch_keybuf_check_overlapping(struct keybuf *buf, struct bkey *start,
      struct bkey *end)
{
 bool ret = false;
 struct keybuf_key *p, *w, s;

 s.key = *start;

 if (bkey_cmp(end, &buf->start) <= 0 ||
     bkey_cmp(start, &buf->end) >= 0)
  return false;

 spin_lock(&buf->lock);
 w = RB_GREATER(&buf->keys, s, node, keybuf_nonoverlapping_cmp);

 while (w && bkey_cmp(&START_KEY(&w->key), end) < 0) {
  p = w;
  w = RB_NEXT(w, node);

  if (p->private)
   ret = true;
  else
   __bch_keybuf_del(buf, p);
 }

 spin_unlock(&buf->lock);
 return ret;
}

struct keybuf_key *bch_keybuf_next(struct keybuf *buf)
{
 struct keybuf_key *w;

 spin_lock(&buf->lock);

 w = RB_FIRST(&buf->keys, struct keybuf_key, node);

 while (w && w->private)
  w = RB_NEXT(w, node);

 if (w)
  w->private = ERR_PTR(-EINTR);

 spin_unlock(&buf->lock);
 return w;
}

struct keybuf_key *bch_keybuf_next_rescan(struct cache_set *c,
       struct keybuf *buf,
       struct bkey *end,
       keybuf_pred_fn *pred)
{
 struct keybuf_key *ret;

 while (1) {
  ret = bch_keybuf_next(buf);
  if (ret)
   break;

  if (bkey_cmp(&buf->last_scanned, end) >= 0) {
   pr_debug("scan finished\n");
   break;
  }

  bch_refill_keybuf(c, buf, end, pred);
 }

--> --------------------

--> maximum size reached

--> --------------------