Quelle  relocation.c

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2009 Oracle.  All rights reserved.
 */

#include <linux/sched.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/writeback.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/rbtree.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/error-injection.h>
#include "ctree.h"
#include "disk-io.h"
#include "transaction.h"
#include "volumes.h"
#include "locking.h"
#include "btrfs_inode.h"
#include "async-thread.h"
#include "free-space-cache.h"
#include "qgroup.h"
#include "print-tree.h"
#include "delalloc-space.h"
#include "block-group.h"
#include "backref.h"
#include "misc.h"
#include "subpage.h"
#include "zoned.h"
#include "inode-item.h"
#include "space-info.h"
#include "fs.h"
#include "accessors.h"
#include "extent-tree.h"
#include "root-tree.h"
#include "file-item.h"
#include "relocation.h"
#include "super.h"
#include "tree-checker.h"
#include "raid-stripe-tree.h"

/*
 * Relocation overview
 *
 * [What does relocation do]
 *
 * The objective of relocation is to relocate all extents of the target block
 * group to other block groups.
 * This is utilized by resize (shrink only), profile converting, compacting
 * space, or balance routine to spread chunks over devices.
 *
 *  Before | After
 * ------------------------------------------------------------------
 *  BG A: 10 data extents | BG A: deleted
 *  BG B:  2 data extents | BG B: 10 data extents (2 old + 8 relocated)
 *  BG C:  1 extents | BG C:  3 data extents (1 old + 2 relocated)
 *
 * [How does relocation work]
 *
 * 1.   Mark the target block group read-only
 *      New extents won't be allocated from the target block group.
 *
 * 2.1  Record each extent in the target block group
 *      To build a proper map of extents to be relocated.
 *
 * 2.2  Build data reloc tree and reloc trees
 *      Data reloc tree will contain an inode, recording all newly relocated
 *      data extents.
 *      There will be only one data reloc tree for one data block group.
 *
 *      Reloc tree will be a special snapshot of its source tree, containing
 *      relocated tree blocks.
 *      Each tree referring to a tree block in target block group will get its
 *      reloc tree built.
 *
 * 2.3  Swap source tree with its corresponding reloc tree
 *      Each involved tree only refers to new extents after swap.
 *
 * 3.   Cleanup reloc trees and data reloc tree.
 *      As old extents in the target block group are still referenced by reloc
 *      trees, we need to clean them up before really freeing the target block
 *      group.
 *
 * The main complexity is in steps 2.2 and 2.3.
 *
 * The entry point of relocation is relocate_block_group() function.
 */

#define RELOCATION_RESERVED_NODES 256
/*
 * map address of tree root to tree
 */
struct mapping_node {
 union {
  /* Use rb_simple_node for search/insert */
  struct {
   struct rb_node rb_node;
   u64 bytenr;
  };

  struct rb_simple_node simple_node;
 };
 void *data;
};

struct mapping_tree {
 struct rb_root rb_root;
 spinlock_t lock;
};

/*
 * present a tree block to process
 */
struct tree_block {
 union {
  /* Use rb_simple_node for search/insert */
  struct {
   struct rb_node rb_node;
   u64 bytenr;
  };

  struct rb_simple_node simple_node;
 };
 u64 owner;
 struct btrfs_key key;
 u8 level;
 bool key_ready;
};

#define MAX_EXTENTS 128

struct file_extent_cluster {
 u64 start;
 u64 end;
 u64 boundary[MAX_EXTENTS];
 unsigned int nr;
 u64 owning_root;
};

/* Stages of data relocation. */
enum reloc_stage {
 MOVE_DATA_EXTENTS,
 UPDATE_DATA_PTRS
};

struct reloc_control {
 /* block group to relocate */
 struct btrfs_block_group *block_group;
 /* extent tree */
 struct btrfs_root *extent_root;
 /* inode for moving data */
 struct inode *data_inode;

 struct btrfs_block_rsv *block_rsv;

 struct btrfs_backref_cache backref_cache;

 struct file_extent_cluster cluster;
 /* tree blocks have been processed */
 struct extent_io_tree processed_blocks;
 /* map start of tree root to corresponding reloc tree */
 struct mapping_tree reloc_root_tree;
 /* list of reloc trees */
 struct list_head reloc_roots;
 /* list of subvolume trees that get relocated */
 struct list_head dirty_subvol_roots;
 /* size of metadata reservation for merging reloc trees */
 u64 merging_rsv_size;
 /* size of relocated tree nodes */
 u64 nodes_relocated;
 /* reserved size for block group relocation*/
 u64 reserved_bytes;

 u64 search_start;
 u64 extents_found;

 enum reloc_stage stage;
 bool create_reloc_tree;
 bool merge_reloc_tree;
 bool found_file_extent;
};

static void mark_block_processed(struct reloc_control *rc,
     struct btrfs_backref_node *node)
{
 u32 blocksize;

 if (node->level == 0 ||
     in_range(node->bytenr, rc->block_group->start,
       rc->block_group->length)) {
  blocksize = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
  btrfs_set_extent_bit(&rc->processed_blocks, node->bytenr,
         node->bytenr + blocksize - 1, EXTENT_DIRTY,
         NULL);
 }
 node->processed = 1;
}

/*
 * walk up backref nodes until reach node presents tree root
 */
static struct btrfs_backref_node *walk_up_backref(
  struct btrfs_backref_node *node,
  struct btrfs_backref_edge *edges[], int *index)
{
 struct btrfs_backref_edge *edge;
 int idx = *index;

 while (!list_empty(&node->upper)) {
  edge = list_first_entry(&node->upper, struct btrfs_backref_edge,
     list[LOWER]);
  edges[idx++] = edge;
  node = edge->node[UPPER];
 }
 BUG_ON(node->detached);
 *index = idx;
 return node;
}

/*
 * walk down backref nodes to find start of next reference path
 */
static struct btrfs_backref_node *walk_down_backref(
  struct btrfs_backref_edge *edges[], int *index)
{
 struct btrfs_backref_edge *edge;
 struct btrfs_backref_node *lower;
 int idx = *index;

 while (idx > 0) {
  edge = edges[idx - 1];
  lower = edge->node[LOWER];
  if (list_is_last(&edge->list[LOWER], &lower->upper)) {
   idx--;
   continue;
  }
  edge = list_first_entry(&edge->list[LOWER], struct btrfs_backref_edge,
     list[LOWER]);
  edges[idx - 1] = edge;
  *index = idx;
  return edge->node[UPPER];
 }
 *index = 0;
 return NULL;
}

static bool reloc_root_is_dead(const struct btrfs_root *root)
{
 /*
 * Pair with set_bit/clear_bit in clean_dirty_subvols and
 * btrfs_update_reloc_root. We need to see the updated bit before
 * trying to access reloc_root
 */
 smp_rmb();
 if (test_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE, &root->state))
  return true;
 return false;
}

/*
 * Check if this subvolume tree has valid reloc tree.
 *
 * Reloc tree after swap is considered dead, thus not considered as valid.
 * This is enough for most callers, as they don't distinguish dead reloc root
 * from no reloc root.  But btrfs_should_ignore_reloc_root() below is a
 * special case.
 */
static bool have_reloc_root(const struct btrfs_root *root)
{
 if (reloc_root_is_dead(root))
  return false;
 if (!root->reloc_root)
  return false;
 return true;
}

bool btrfs_should_ignore_reloc_root(const struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_root *reloc_root;

 if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))
  return false;

 /* This root has been merged with its reloc tree, we can ignore it */
 if (reloc_root_is_dead(root))
  return true;

 reloc_root = root->reloc_root;
 if (!reloc_root)
  return false;

 if (btrfs_header_generation(reloc_root->commit_root) ==
     root->fs_info->running_transaction->transid)
  return false;
 /*
 * If there is reloc tree and it was created in previous transaction
 * backref lookup can find the reloc tree, so backref node for the fs
 * tree root is useless for relocation.
 */
 return true;
}

/*
 * find reloc tree by address of tree root
 */
struct btrfs_root *find_reloc_root(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr)
{
 struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
 struct rb_node *rb_node;
 struct mapping_node *node;
 struct btrfs_root *root = NULL;

 ASSERT(rc);
 spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 rb_node = rb_simple_search(&rc->reloc_root_tree.rb_root, bytenr);
 if (rb_node) {
  node = rb_entry(rb_node, struct mapping_node, rb_node);
  root = node->data;
 }
 spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 return btrfs_grab_root(root);
}

/*
 * For useless nodes, do two major clean ups:
 *
 * - Cleanup the children edges and nodes
 *   If child node is also orphan (no parent) during cleanup, then the child
 *   node will also be cleaned up.
 *
 * - Freeing up leaves (level 0), keeps nodes detached
 *   For nodes, the node is still cached as "detached"
 *
 * Return false if @node is not in the @useless_nodes list.
 * Return true if @node is in the @useless_nodes list.
 */
static bool handle_useless_nodes(struct reloc_control *rc,
     struct btrfs_backref_node *node)
{
 struct btrfs_backref_cache *cache = &rc->backref_cache;
 struct list_head *useless_node = &cache->useless_node;
 bool ret = false;

 while (!list_empty(useless_node)) {
  struct btrfs_backref_node *cur;

  cur = list_first_entry(useless_node, struct btrfs_backref_node,
     list);
  list_del_init(&cur->list);

  /* Only tree root nodes can be added to @useless_nodes */
  ASSERT(list_empty(&cur->upper));

  if (cur == node)
   ret = true;

  /* Cleanup the lower edges */
  while (!list_empty(&cur->lower)) {
   struct btrfs_backref_edge *edge;
   struct btrfs_backref_node *lower;

   edge = list_first_entry(&cur->lower, struct btrfs_backref_edge,
      list[UPPER]);
   list_del(&edge->list[UPPER]);
   list_del(&edge->list[LOWER]);
   lower = edge->node[LOWER];
   btrfs_backref_free_edge(cache, edge);

   /* Child node is also orphan, queue for cleanup */
   if (list_empty(&lower->upper))
    list_add(&lower->list, useless_node);
  }
  /* Mark this block processed for relocation */
  mark_block_processed(rc, cur);

  /*
 * Backref nodes for tree leaves are deleted from the cache.
 * Backref nodes for upper level tree blocks are left in the
 * cache to avoid unnecessary backref lookup.
 */
  if (cur->level > 0) {
   cur->detached = 1;
  } else {
   rb_erase(&cur->rb_node, &cache->rb_root);
   btrfs_backref_free_node(cache, cur);
  }
 }
 return ret;
}

/*
 * Build backref tree for a given tree block. Root of the backref tree
 * corresponds the tree block, leaves of the backref tree correspond roots of
 * b-trees that reference the tree block.
 *
 * The basic idea of this function is check backrefs of a given block to find
 * upper level blocks that reference the block, and then check backrefs of
 * these upper level blocks recursively. The recursion stops when tree root is
 * reached or backrefs for the block is cached.
 *
 * NOTE: if we find that backrefs for a block are cached, we know backrefs for
 * all upper level blocks that directly/indirectly reference the block are also
 * cached.
 */
static noinline_for_stack struct btrfs_backref_node *build_backref_tree(
   struct btrfs_trans_handle *trans,
   struct reloc_control *rc, struct btrfs_key *node_key,
   int level, u64 bytenr)
{
 struct btrfs_backref_iter *iter;
 struct btrfs_backref_cache *cache = &rc->backref_cache;
 /* For searching parent of TREE_BLOCK_REF */
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_backref_node *cur;
 struct btrfs_backref_node *node = NULL;
 struct btrfs_backref_edge *edge;
 int ret;

 iter = btrfs_backref_iter_alloc(rc->extent_root->fs_info);
 if (!iter)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);
 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 node = btrfs_backref_alloc_node(cache, bytenr, level);
 if (!node) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 cur = node;

 /* Breadth-first search to build backref cache */
 do {
  ret = btrfs_backref_add_tree_node(trans, cache, path, iter,
        node_key, cur);
  if (ret < 0)
   goto out;

  edge = list_first_entry_or_null(&cache->pending_edge,
    struct btrfs_backref_edge, list[UPPER]);
  /*
 * The pending list isn't empty, take the first block to
 * process
 */
  if (edge) {
   list_del_init(&edge->list[UPPER]);
   cur = edge->node[UPPER];
  }
 } while (edge);

 /* Finish the upper linkage of newly added edges/nodes */
 ret = btrfs_backref_finish_upper_links(cache, node);
 if (ret < 0)
  goto out;

 if (handle_useless_nodes(rc, node))
  node = NULL;
out:
 btrfs_free_path(iter->path);
 kfree(iter);
 btrfs_free_path(path);
 if (ret) {
  btrfs_backref_error_cleanup(cache, node);
  return ERR_PTR(ret);
 }
 ASSERT(!node || !node->detached);
 ASSERT(list_empty(&cache->useless_node) &&
        list_empty(&cache->pending_edge));
 return node;
}

/*
 * helper to add 'address of tree root -> reloc tree' mapping
 */
static int __add_reloc_root(struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct rb_node *rb_node;
 struct mapping_node *node;
 struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;

 node = kmalloc(sizeof(*node), GFP_NOFS);
 if (!node)
  return -ENOMEM;

 node->bytenr = root->commit_root->start;
 node->data = root;

 spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 rb_node = rb_simple_insert(&rc->reloc_root_tree.rb_root, &node->simple_node);
 spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 if (rb_node) {
  btrfs_err(fs_info,
       "Duplicate root found for start=%llu while inserting into relocation tree",
       node->bytenr);
  return -EEXIST;
 }

 list_add_tail(&root->root_list, &rc->reloc_roots);
 return 0;
}

/*
 * helper to delete the 'address of tree root -> reloc tree'
 * mapping
 */
static void __del_reloc_root(struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct rb_node *rb_node;
 struct mapping_node *node = NULL;
 struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
 bool put_ref = false;

 if (rc && root->node) {
  spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
  rb_node = rb_simple_search(&rc->reloc_root_tree.rb_root,
        root->commit_root->start);
  if (rb_node) {
   node = rb_entry(rb_node, struct mapping_node, rb_node);
   rb_erase(&node->rb_node, &rc->reloc_root_tree.rb_root);
   RB_CLEAR_NODE(&node->rb_node);
  }
  spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
  ASSERT(!node || (struct btrfs_root *)node->data == root);
 }

 /*
 * We only put the reloc root here if it's on the list.  There's a lot
 * of places where the pattern is to splice the rc->reloc_roots, process
 * the reloc roots, and then add the reloc root back onto
 * rc->reloc_roots.  If we call __del_reloc_root while it's off of the
 * list we don't want the reference being dropped, because the guy
 * messing with the list is in charge of the reference.
 */
 spin_lock(&fs_info->trans_lock);
 if (!list_empty(&root->root_list)) {
  put_ref = true;
  list_del_init(&root->root_list);
 }
 spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
 if (put_ref)
  btrfs_put_root(root);
 kfree(node);
}

/*
 * helper to update the 'address of tree root -> reloc tree'
 * mapping
 */
static int __update_reloc_root(struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct rb_node *rb_node;
 struct mapping_node *node = NULL;
 struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;

 spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 rb_node = rb_simple_search(&rc->reloc_root_tree.rb_root,
       root->commit_root->start);
 if (rb_node) {
  node = rb_entry(rb_node, struct mapping_node, rb_node);
  rb_erase(&node->rb_node, &rc->reloc_root_tree.rb_root);
 }
 spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);

 if (!node)
  return 0;
 BUG_ON((struct btrfs_root *)node->data != root);

 spin_lock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 node->bytenr = root->node->start;
 rb_node = rb_simple_insert(&rc->reloc_root_tree.rb_root, &node->simple_node);
 spin_unlock(&rc->reloc_root_tree.lock);
 if (rb_node)
  btrfs_backref_panic(fs_info, node->bytenr, -EEXIST);
 return 0;
}

static struct btrfs_root *create_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root, u64 objectid)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct extent_buffer *eb;
 struct btrfs_root_item *root_item;
 struct btrfs_key root_key;
 int ret = 0;
 bool must_abort = false;

 root_item = kmalloc(sizeof(*root_item), GFP_NOFS);
 if (!root_item)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 root_key.objectid = BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID;
 root_key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
 root_key.offset = objectid;

 if (btrfs_root_id(root) == objectid) {
  u64 commit_root_gen;

  /*
 * Relocation will wait for cleaner thread, and any half-dropped
 * subvolume will be fully cleaned up at mount time.
 * So here we shouldn't hit a subvolume with non-zero drop_progress.
 *
 * If this isn't the case, error out since it can make us attempt to
 * drop references for extents that were already dropped before.
 */
  if (unlikely(btrfs_disk_key_objectid(&root->root_item.drop_progress))) {
   struct btrfs_key cpu_key;

   btrfs_disk_key_to_cpu(&cpu_key, &root->root_item.drop_progress);
   btrfs_err(fs_info,
 "cannot relocate partially dropped subvolume %llu, drop progress key (%llu %u %llu)",
      objectid, cpu_key.objectid, cpu_key.type, cpu_key.offset);
   ret = -EUCLEAN;
   goto fail;
  }

  /* called by btrfs_init_reloc_root */
  ret = btrfs_copy_root(trans, root, root->commit_root, &eb,
          BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
  if (ret)
   goto fail;

  /*
 * Set the last_snapshot field to the generation of the commit
 * root - like this ctree.c:btrfs_block_can_be_shared() behaves
 * correctly (returns true) when the relocation root is created
 * either inside the critical section of a transaction commit
 * (through transaction.c:qgroup_account_snapshot()) and when
 * it's created before the transaction commit is started.
 */
  commit_root_gen = btrfs_header_generation(root->commit_root);
  btrfs_set_root_last_snapshot(&root->root_item, commit_root_gen);
 } else {
  /*
 * called by btrfs_reloc_post_snapshot_hook.
 * the source tree is a reloc tree, all tree blocks
 * modified after it was created have RELOC flag
 * set in their headers. so it's OK to not update
 * the 'last_snapshot'.
 */
  ret = btrfs_copy_root(trans, root, root->node, &eb,
          BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
  if (ret)
   goto fail;
 }

 /*
 * We have changed references at this point, we must abort the
 * transaction if anything fails.
 */
 must_abort = true;

 memcpy(root_item, &root->root_item, sizeof(*root_item));
 btrfs_set_root_bytenr(root_item, eb->start);
 btrfs_set_root_level(root_item, btrfs_header_level(eb));
 btrfs_set_root_generation(root_item, trans->transid);

 if (btrfs_root_id(root) == objectid) {
  btrfs_set_root_refs(root_item, 0);
  memset(&root_item->drop_progress, 0,
         sizeof(struct btrfs_disk_key));
  btrfs_set_root_drop_level(root_item, 0);
 }

 btrfs_tree_unlock(eb);
 free_extent_buffer(eb);

 ret = btrfs_insert_root(trans, fs_info->tree_root,
    &root_key, root_item);
 if (ret)
  goto fail;

 kfree(root_item);

 reloc_root = btrfs_read_tree_root(fs_info->tree_root, &root_key);
 if (IS_ERR(reloc_root)) {
  ret = PTR_ERR(reloc_root);
  goto abort;
 }
 set_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &reloc_root->state);
 btrfs_set_root_last_trans(reloc_root, trans->transid);
 return reloc_root;
fail:
 kfree(root_item);
abort:
 if (must_abort)
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 return ERR_PTR(ret);
}

/*
 * create reloc tree for a given fs tree. reloc tree is just a
 * snapshot of the fs tree with special root objectid.
 *
 * The reloc_root comes out of here with two references, one for
 * root->reloc_root, and another for being on the rc->reloc_roots list.
 */
int btrfs_init_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct reloc_control *rc = fs_info->reloc_ctl;
 struct btrfs_block_rsv *rsv;
 int clear_rsv = 0;
 int ret;

 if (!rc)
  return 0;

 /*
 * The subvolume has reloc tree but the swap is finished, no need to
 * create/update the dead reloc tree
 */
 if (reloc_root_is_dead(root))
  return 0;

 /*
 * This is subtle but important.  We do not do
 * record_root_in_transaction for reloc roots, instead we record their
 * corresponding fs root, and then here we update the last trans for the
 * reloc root.  This means that we have to do this for the entire life
 * of the reloc root, regardless of which stage of the relocation we are
 * in.
 */
 if (root->reloc_root) {
  reloc_root = root->reloc_root;
  btrfs_set_root_last_trans(reloc_root, trans->transid);
  return 0;
 }

 /*
 * We are merging reloc roots, we do not need new reloc trees.  Also
 * reloc trees never need their own reloc tree.
 */
 if (!rc->create_reloc_tree || btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
  return 0;

 if (!trans->reloc_reserved) {
  rsv = trans->block_rsv;
  trans->block_rsv = rc->block_rsv;
  clear_rsv = 1;
 }
 reloc_root = create_reloc_root(trans, root, btrfs_root_id(root));
 if (clear_rsv)
  trans->block_rsv = rsv;
 if (IS_ERR(reloc_root))
  return PTR_ERR(reloc_root);

 ret = __add_reloc_root(reloc_root);
 ASSERT(ret != -EEXIST);
 if (ret) {
  /* Pairs with create_reloc_root */
  btrfs_put_root(reloc_root);
  return ret;
 }
 root->reloc_root = btrfs_grab_root(reloc_root);
 return 0;
}

/*
 * update root item of reloc tree
 */
int btrfs_update_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct btrfs_root_item *root_item;
 int ret;

 if (!have_reloc_root(root))
  return 0;

 reloc_root = root->reloc_root;
 root_item = &reloc_root->root_item;

 /*
 * We are probably ok here, but __del_reloc_root() will drop its ref of
 * the root.  We have the ref for root->reloc_root, but just in case
 * hold it while we update the reloc root.
 */
 btrfs_grab_root(reloc_root);

 /* root->reloc_root will stay until current relocation finished */
 if (fs_info->reloc_ctl && fs_info->reloc_ctl->merge_reloc_tree &&
     btrfs_root_refs(root_item) == 0) {
  set_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE, &root->state);
  /*
 * Mark the tree as dead before we change reloc_root so
 * have_reloc_root will not touch it from now on.
 */
  smp_wmb();
  __del_reloc_root(reloc_root);
 }

 if (reloc_root->commit_root != reloc_root->node) {
  __update_reloc_root(reloc_root);
  btrfs_set_root_node(root_item, reloc_root->node);
  free_extent_buffer(reloc_root->commit_root);
  reloc_root->commit_root = btrfs_root_node(reloc_root);
 }

 ret = btrfs_update_root(trans, fs_info->tree_root,
    &reloc_root->root_key, root_item);
 btrfs_put_root(reloc_root);
 return ret;
}

/*
 * get new location of data
 */
static int get_new_location(struct inode *reloc_inode, u64 *new_bytenr,
       u64 bytenr, u64 num_bytes)
{
 struct btrfs_root *root = BTRFS_I(reloc_inode)->root;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct extent_buffer *leaf;
 int ret;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 bytenr -= BTRFS_I(reloc_inode)->reloc_block_group_start;
 ret = btrfs_lookup_file_extent(NULL, root, path,
   btrfs_ino(BTRFS_I(reloc_inode)), bytenr, 0);
 if (ret < 0)
  goto out;
 if (ret > 0) {
  ret = -ENOENT;
  goto out;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
       struct btrfs_file_extent_item);

 BUG_ON(btrfs_file_extent_offset(leaf, fi) ||
        btrfs_file_extent_compression(leaf, fi) ||
        btrfs_file_extent_encryption(leaf, fi) ||
        btrfs_file_extent_other_encoding(leaf, fi));

 if (num_bytes != btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi)) {
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 *new_bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
 ret = 0;
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * update file extent items in the tree leaf to point to
 * the new locations.
 */
static noinline_for_stack
int replace_file_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct reloc_control *rc,
    struct btrfs_root *root,
    struct extent_buffer *leaf)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct btrfs_inode *inode = NULL;
 u64 parent;
 u64 bytenr;
 u64 new_bytenr = 0;
 u64 num_bytes;
 u64 end;
 u32 nritems;
 u32 i;
 int ret = 0;
 int first = 1;

 if (rc->stage != UPDATE_DATA_PTRS)
  return 0;

 /* reloc trees always use full backref */
 if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
  parent = leaf->start;
 else
  parent = 0;

 nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
 for (i = 0; i < nritems; i++) {
  struct btrfs_ref ref = { 0 };

  cond_resched();
  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, i);
  if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
   continue;
  fi = btrfs_item_ptr(leaf, i, struct btrfs_file_extent_item);
  if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) ==
      BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
   continue;
  bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
  num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
  if (bytenr == 0)
   continue;
  if (!in_range(bytenr, rc->block_group->start,
         rc->block_group->length))
   continue;

  /*
 * if we are modifying block in fs tree, wait for read_folio
 * to complete and drop the extent cache
 */
  if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
   if (first) {
    inode = btrfs_find_first_inode(root, key.objectid);
    first = 0;
   } else if (inode && btrfs_ino(inode) < key.objectid) {
    btrfs_add_delayed_iput(inode);
    inode = btrfs_find_first_inode(root, key.objectid);
   }
   if (inode && btrfs_ino(inode) == key.objectid) {
    struct extent_state *cached_state = NULL;

    end = key.offset +
          btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
    WARN_ON(!IS_ALIGNED(key.offset,
          fs_info->sectorsize));
    WARN_ON(!IS_ALIGNED(end, fs_info->sectorsize));
    end--;
    /* Take mmap lock to serialize with reflinks. */
    if (!down_read_trylock(&inode->i_mmap_lock))
     continue;
    ret = btrfs_try_lock_extent(&inode->io_tree, key.offset,
           end, &cached_state);
    if (!ret) {
     up_read(&inode->i_mmap_lock);
     continue;
    }

    btrfs_drop_extent_map_range(inode, key.offset, end, true);
    btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, key.offset, end,
          &cached_state);
    up_read(&inode->i_mmap_lock);
   }
  }

  ret = get_new_location(rc->data_inode, &new_bytenr,
           bytenr, num_bytes);
  if (ret) {
   /*
 * Don't have to abort since we've not changed anything
 * in the file extent yet.
 */
   break;
  }

  btrfs_set_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi, new_bytenr);

  key.offset -= btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
  ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = new_bytenr;
  ref.num_bytes = num_bytes;
  ref.parent = parent;
  ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
  ref.ref_root = btrfs_header_owner(leaf);
  btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid, key.offset,
        btrfs_root_id(root), false);
  ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = bytenr;
  ref.num_bytes = num_bytes;
  ref.parent = parent;
  ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
  ref.ref_root = btrfs_header_owner(leaf);
  btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid, key.offset,
        btrfs_root_id(root), false);
  ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }
 }
 if (inode)
  btrfs_add_delayed_iput(inode);
 return ret;
}

static noinline_for_stack int memcmp_node_keys(const struct extent_buffer *eb,
            int slot, const struct btrfs_path *path,
            int level)
{
 struct btrfs_disk_key key1;
 struct btrfs_disk_key key2;
 btrfs_node_key(eb, &key1, slot);
 btrfs_node_key(path->nodes[level], &key2, path->slots[level]);
 return memcmp(&key1, &key2, sizeof(key1));
}

/*
 * try to replace tree blocks in fs tree with the new blocks
 * in reloc tree. tree blocks haven't been modified since the
 * reloc tree was create can be replaced.
 *
 * if a block was replaced, level of the block + 1 is returned.
 * if no block got replaced, 0 is returned. if there are other
 * errors, a negative error number is returned.
 */
static noinline_for_stack
int replace_path(struct btrfs_trans_handle *trans, struct reloc_control *rc,
   struct btrfs_root *dest, struct btrfs_root *src,
   struct btrfs_path *path, struct btrfs_key *next_key,
   int lowest_level, int max_level)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = dest->fs_info;
 struct extent_buffer *eb;
 struct extent_buffer *parent;
 struct btrfs_ref ref = { 0 };
 struct btrfs_key key;
 u64 old_bytenr;
 u64 new_bytenr;
 u64 old_ptr_gen;
 u64 new_ptr_gen;
 u64 last_snapshot;
 u32 blocksize;
 int cow = 0;
 int level;
 int ret;
 int slot;

 ASSERT(btrfs_root_id(src) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
 ASSERT(btrfs_root_id(dest) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);

 last_snapshot = btrfs_root_last_snapshot(&src->root_item);
again:
 slot = path->slots[lowest_level];
 btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[lowest_level], &key, slot);

 eb = btrfs_lock_root_node(dest);
 level = btrfs_header_level(eb);

 if (level < lowest_level) {
  btrfs_tree_unlock(eb);
  free_extent_buffer(eb);
  return 0;
 }

 if (cow) {
  ret = btrfs_cow_block(trans, dest, eb, NULL, 0, &eb,
          BTRFS_NESTING_COW);
  if (ret) {
   btrfs_tree_unlock(eb);
   free_extent_buffer(eb);
   return ret;
  }
 }

 if (next_key) {
  next_key->objectid = (u64)-1;
  next_key->type = (u8)-1;
  next_key->offset = (u64)-1;
 }

 parent = eb;
 while (1) {
  level = btrfs_header_level(parent);
  ASSERT(level >= lowest_level);

  ret = btrfs_bin_search(parent, 0, &key, &slot);
  if (ret < 0)
   break;
  if (ret && slot > 0)
   slot--;

  if (next_key && slot + 1 < btrfs_header_nritems(parent))
   btrfs_node_key_to_cpu(parent, next_key, slot + 1);

  old_bytenr = btrfs_node_blockptr(parent, slot);
  blocksize = fs_info->nodesize;
  old_ptr_gen = btrfs_node_ptr_generation(parent, slot);

  if (level <= max_level) {
   eb = path->nodes[level];
   new_bytenr = btrfs_node_blockptr(eb,
       path->slots[level]);
   new_ptr_gen = btrfs_node_ptr_generation(eb,
       path->slots[level]);
  } else {
   new_bytenr = 0;
   new_ptr_gen = 0;
  }

  if (WARN_ON(new_bytenr > 0 && new_bytenr == old_bytenr)) {
   ret = level;
   break;
  }

  if (new_bytenr == 0 || old_ptr_gen > last_snapshot ||
      memcmp_node_keys(parent, slot, path, level)) {
   if (level <= lowest_level) {
    ret = 0;
    break;
   }

   eb = btrfs_read_node_slot(parent, slot);
   if (IS_ERR(eb)) {
    ret = PTR_ERR(eb);
    break;
   }
   btrfs_tree_lock(eb);
   if (cow) {
    ret = btrfs_cow_block(trans, dest, eb, parent,
            slot, &eb,
            BTRFS_NESTING_COW);
    if (ret) {
     btrfs_tree_unlock(eb);
     free_extent_buffer(eb);
     break;
    }
   }

   btrfs_tree_unlock(parent);
   free_extent_buffer(parent);

   parent = eb;
   continue;
  }

  if (!cow) {
   btrfs_tree_unlock(parent);
   free_extent_buffer(parent);
   cow = 1;
   goto again;
  }

  btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &key,
          path->slots[level]);
  btrfs_release_path(path);

  path->lowest_level = level;
  set_bit(BTRFS_ROOT_RESET_LOCKDEP_CLASS, &src->state);
  ret = btrfs_search_slot(trans, src, &key, path, 0, 1);
  clear_bit(BTRFS_ROOT_RESET_LOCKDEP_CLASS, &src->state);
  path->lowest_level = 0;
  if (ret) {
   if (ret > 0)
    ret = -ENOENT;
   break;
  }

  /*
 * Info qgroup to trace both subtrees.
 *
 * We must trace both trees.
 * 1) Tree reloc subtree
 *    If not traced, we will leak data numbers
 * 2) Fs subtree
 *    If not traced, we will double count old data
 *
 * We don't scan the subtree right now, but only record
 * the swapped tree blocks.
 * The real subtree rescan is delayed until we have new
 * CoW on the subtree root node before transaction commit.
 */
  ret = btrfs_qgroup_add_swapped_blocks(dest,
    rc->block_group, parent, slot,
    path->nodes[level], path->slots[level],
    last_snapshot);
  if (ret < 0)
   break;
  /*
 * swap blocks in fs tree and reloc tree.
 */
  btrfs_set_node_blockptr(parent, slot, new_bytenr);
  btrfs_set_node_ptr_generation(parent, slot, new_ptr_gen);

  btrfs_set_node_blockptr(path->nodes[level],
     path->slots[level], old_bytenr);
  btrfs_set_node_ptr_generation(path->nodes[level],
           path->slots[level], old_ptr_gen);

  ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = old_bytenr;
  ref.num_bytes = blocksize;
  ref.parent = path->nodes[level]->start;
  ref.owning_root = btrfs_root_id(src);
  ref.ref_root = btrfs_root_id(src);
  btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
  ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = new_bytenr;
  ref.num_bytes = blocksize;
  ref.parent = 0;
  ref.owning_root = btrfs_root_id(dest);
  ref.ref_root = btrfs_root_id(dest);
  btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
  ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  /* We don't know the real owning_root, use 0. */
  ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = new_bytenr;
  ref.num_bytes = blocksize;
  ref.parent = path->nodes[level]->start;
  ref.owning_root = 0;
  ref.ref_root = btrfs_root_id(src);
  btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
  ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  /* We don't know the real owning_root, use 0. */
  ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = old_bytenr;
  ref.num_bytes = blocksize;
  ref.parent = 0;
  ref.owning_root = 0;
  ref.ref_root = btrfs_root_id(dest);
  btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, true);
  ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  btrfs_unlock_up_safe(path, 0);

  ret = level;
  break;
 }
 btrfs_tree_unlock(parent);
 free_extent_buffer(parent);
 return ret;
}

/*
 * helper to find next relocated block in reloc tree
 */
static noinline_for_stack
int walk_up_reloc_tree(struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path,
         int *level)
{
 struct extent_buffer *eb;
 int i;
 u64 last_snapshot;
 u32 nritems;

 last_snapshot = btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item);

 for (i = 0; i < *level; i++) {
  free_extent_buffer(path->nodes[i]);
  path->nodes[i] = NULL;
 }

 for (i = *level; i < BTRFS_MAX_LEVEL && path->nodes[i]; i++) {
  eb = path->nodes[i];
  nritems = btrfs_header_nritems(eb);
  while (path->slots[i] + 1 < nritems) {
   path->slots[i]++;
   if (btrfs_node_ptr_generation(eb, path->slots[i]) <=
       last_snapshot)
    continue;

   *level = i;
   return 0;
  }
  free_extent_buffer(path->nodes[i]);
  path->nodes[i] = NULL;
 }
 return 1;
}

/*
 * walk down reloc tree to find relocated block of lowest level
 */
static noinline_for_stack
int walk_down_reloc_tree(struct btrfs_root *root, struct btrfs_path *path,
    int *level)
{
 struct extent_buffer *eb = NULL;
 int i;
 u64 ptr_gen = 0;
 u64 last_snapshot;
 u32 nritems;

 last_snapshot = btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item);

 for (i = *level; i > 0; i--) {
  eb = path->nodes[i];
  nritems = btrfs_header_nritems(eb);
  while (path->slots[i] < nritems) {
   ptr_gen = btrfs_node_ptr_generation(eb, path->slots[i]);
   if (ptr_gen > last_snapshot)
    break;
   path->slots[i]++;
  }
  if (path->slots[i] >= nritems) {
   if (i == *level)
    break;
   *level = i + 1;
   return 0;
  }
  if (i == 1) {
   *level = i;
   return 0;
  }

  eb = btrfs_read_node_slot(eb, path->slots[i]);
  if (IS_ERR(eb))
   return PTR_ERR(eb);
  BUG_ON(btrfs_header_level(eb) != i - 1);
  path->nodes[i - 1] = eb;
  path->slots[i - 1] = 0;
 }
 return 1;
}

/*
 * invalidate extent cache for file extents whose key in range of
 * [min_key, max_key)
 */
static int invalidate_extent_cache(struct btrfs_root *root,
       const struct btrfs_key *min_key,
       const struct btrfs_key *max_key)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_inode *inode = NULL;
 u64 objectid;
 u64 start, end;
 u64 ino;

 objectid = min_key->objectid;
 while (1) {
  struct extent_state *cached_state = NULL;

  cond_resched();
  if (inode)
   iput(&inode->vfs_inode);

  if (objectid > max_key->objectid)
   break;

  inode = btrfs_find_first_inode(root, objectid);
  if (!inode)
   break;
  ino = btrfs_ino(inode);

  if (ino > max_key->objectid) {
   iput(&inode->vfs_inode);
   break;
  }

  objectid = ino + 1;
  if (!S_ISREG(inode->vfs_inode.i_mode))
   continue;

  if (unlikely(min_key->objectid == ino)) {
   if (min_key->type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
    continue;
   if (min_key->type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
    start = 0;
   else {
    start = min_key->offset;
    WARN_ON(!IS_ALIGNED(start, fs_info->sectorsize));
   }
  } else {
   start = 0;
  }

  if (unlikely(max_key->objectid == ino)) {
   if (max_key->type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
    continue;
   if (max_key->type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
    end = (u64)-1;
   } else {
    if (max_key->offset == 0)
     continue;
    end = max_key->offset;
    WARN_ON(!IS_ALIGNED(end, fs_info->sectorsize));
    end--;
   }
  } else {
   end = (u64)-1;
  }

  /* the lock_extent waits for read_folio to complete */
  btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
  btrfs_drop_extent_map_range(inode, start, end, true);
  btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
 }
 return 0;
}

static int find_next_key(struct btrfs_path *path, int level,
    struct btrfs_key *key)

{
 while (level < BTRFS_MAX_LEVEL) {
  if (!path->nodes[level])
   break;
  if (path->slots[level] + 1 <
      btrfs_header_nritems(path->nodes[level])) {
   btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], key,
           path->slots[level] + 1);
   return 0;
  }
  level++;
 }
 return 1;
}

/*
 * Insert current subvolume into reloc_control::dirty_subvol_roots
 */
static int insert_dirty_subvol(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct reloc_control *rc,
          struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_root *reloc_root = root->reloc_root;
 struct btrfs_root_item *reloc_root_item;
 int ret;

 /* @root must be a subvolume tree root with a valid reloc tree */
 ASSERT(btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
 ASSERT(reloc_root);

 reloc_root_item = &reloc_root->root_item;
 memset(&reloc_root_item->drop_progress, 0,
  sizeof(reloc_root_item->drop_progress));
 btrfs_set_root_drop_level(reloc_root_item, 0);
 btrfs_set_root_refs(reloc_root_item, 0);
 ret = btrfs_update_reloc_root(trans, root);
 if (ret)
  return ret;

 if (list_empty(&root->reloc_dirty_list)) {
  btrfs_grab_root(root);
  list_add_tail(&root->reloc_dirty_list, &rc->dirty_subvol_roots);
 }

 return 0;
}

static int clean_dirty_subvols(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_root *root;
 struct btrfs_root *next;
 int ret = 0;
 int ret2;

 list_for_each_entry_safe(root, next, &rc->dirty_subvol_roots,
     reloc_dirty_list) {
  if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
   /* Merged subvolume, cleanup its reloc root */
   struct btrfs_root *reloc_root = root->reloc_root;

   list_del_init(&root->reloc_dirty_list);
   root->reloc_root = NULL;
   /*
 * Need barrier to ensure clear_bit() only happens after
 * root->reloc_root = NULL. Pairs with have_reloc_root.
 */
   smp_wmb();
   clear_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE, &root->state);
   if (reloc_root) {
    /*
 * btrfs_drop_snapshot drops our ref we hold for
 * ->reloc_root.  If it fails however we must
 * drop the ref ourselves.
 */
    ret2 = btrfs_drop_snapshot(reloc_root, 0, 1);
    if (ret2 < 0) {
     btrfs_put_root(reloc_root);
     if (!ret)
      ret = ret2;
    }
   }
   btrfs_put_root(root);
  } else {
   /* Orphan reloc tree, just clean it up */
   ret2 = btrfs_drop_snapshot(root, 0, 1);
   if (ret2 < 0) {
    btrfs_put_root(root);
    if (!ret)
     ret = ret2;
   }
  }
 }
 return ret;
}

/*
 * merge the relocated tree blocks in reloc tree with corresponding
 * fs tree.
 */
static noinline_for_stack int merge_reloc_root(struct reloc_control *rc,
            struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key next_key;
 struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct btrfs_root_item *root_item;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 int reserve_level;
 int level;
 int max_level;
 int replaced = 0;
 int ret = 0;
 u32 min_reserved;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
 path->reada = READA_FORWARD;

 reloc_root = root->reloc_root;
 root_item = &reloc_root->root_item;

 if (btrfs_disk_key_objectid(&root_item->drop_progress) == 0) {
  level = btrfs_root_level(root_item);
  refcount_inc(&reloc_root->node->refs);
  path->nodes[level] = reloc_root->node;
  path->slots[level] = 0;
 } else {
  btrfs_disk_key_to_cpu(&key, &root_item->drop_progress);

  level = btrfs_root_drop_level(root_item);
  BUG_ON(level == 0);
  path->lowest_level = level;
  ret = btrfs_search_slot(NULL, reloc_root, &key, path, 0, 0);
  path->lowest_level = 0;
  if (ret < 0) {
   btrfs_free_path(path);
   return ret;
  }

  btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &next_key,
          path->slots[level]);
  WARN_ON(memcmp(&key, &next_key, sizeof(key)));

  btrfs_unlock_up_safe(path, 0);
 }

 /*
 * In merge_reloc_root(), we modify the upper level pointer to swap the
 * tree blocks between reloc tree and subvolume tree.  Thus for tree
 * block COW, we COW at most from level 1 to root level for each tree.
 *
 * Thus the needed metadata size is at most root_level * nodesize,
 * and * 2 since we have two trees to COW.
 */
 reserve_level = max_t(int, 1, btrfs_root_level(root_item));
 min_reserved = fs_info->nodesize * reserve_level * 2;
 memset(&next_key, 0, sizeof(next_key));

 while (1) {
  ret = btrfs_block_rsv_refill(fs_info, rc->block_rsv,
          min_reserved,
          BTRFS_RESERVE_FLUSH_LIMIT);
  if (ret)
   goto out;
  trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);
   trans = NULL;
   goto out;
  }

  /*
 * At this point we no longer have a reloc_control, so we can't
 * depend on btrfs_init_reloc_root to update our last_trans.
 *
 * But that's ok, we started the trans handle on our
 * corresponding fs_root, which means it's been added to the
 * dirty list.  At commit time we'll still call
 * btrfs_update_reloc_root() and update our root item
 * appropriately.
 */
  btrfs_set_root_last_trans(reloc_root, trans->transid);
  trans->block_rsv = rc->block_rsv;

  replaced = 0;
  max_level = level;

  ret = walk_down_reloc_tree(reloc_root, path, &level);
  if (ret < 0)
   goto out;
  if (ret > 0)
   break;

  if (!find_next_key(path, level, &key) &&
      btrfs_comp_cpu_keys(&next_key, &key) >= 0) {
   ret = 0;
  } else {
   ret = replace_path(trans, rc, root, reloc_root, path,
        &next_key, level, max_level);
  }
  if (ret < 0)
   goto out;
  if (ret > 0) {
   level = ret;
   btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &key,
           path->slots[level]);
   replaced = 1;
  }

  ret = walk_up_reloc_tree(reloc_root, path, &level);
  if (ret > 0)
   break;

  BUG_ON(level == 0);
  /*
 * save the merging progress in the drop_progress.
 * this is OK since root refs == 1 in this case.
 */
  btrfs_node_key(path->nodes[level], &root_item->drop_progress,
          path->slots[level]);
  btrfs_set_root_drop_level(root_item, level);

  btrfs_end_transaction_throttle(trans);
  trans = NULL;

  btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);

  if (replaced && rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS)
   invalidate_extent_cache(root, &key, &next_key);
 }

 /*
 * handle the case only one block in the fs tree need to be
 * relocated and the block is tree root.
 */
 leaf = btrfs_lock_root_node(root);
 ret = btrfs_cow_block(trans, root, leaf, NULL, 0, &leaf,
         BTRFS_NESTING_COW);
 btrfs_tree_unlock(leaf);
 free_extent_buffer(leaf);
out:
 btrfs_free_path(path);

 if (ret == 0) {
  ret = insert_dirty_subvol(trans, rc, root);
  if (ret)
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 }

 if (trans)
  btrfs_end_transaction_throttle(trans);

 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);

 if (replaced && rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS)
  invalidate_extent_cache(root, &key, &next_key);

 return ret;
}

static noinline_for_stack
int prepare_to_merge(struct reloc_control *rc, int err)
{
 struct btrfs_root *root = rc->extent_root;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 LIST_HEAD(reloc_roots);
 u64 num_bytes = 0;
 int ret;

 mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
 rc->merging_rsv_size += fs_info->nodesize * (BTRFS_MAX_LEVEL - 1) * 2;
 rc->merging_rsv_size += rc->nodes_relocated * 2;
 mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);

again:
 if (!err) {
  num_bytes = rc->merging_rsv_size;
  ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info, rc->block_rsv, num_bytes,
       BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
  if (ret)
   err = ret;
 }

 trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
 if (IS_ERR(trans)) {
  if (!err)
   btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv,
      num_bytes, NULL);
  return PTR_ERR(trans);
 }

 if (!err) {
  if (num_bytes != rc->merging_rsv_size) {
   btrfs_end_transaction(trans);
   btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv,
      num_bytes, NULL);
   goto again;
  }
 }

 rc->merge_reloc_tree = true;

 while (!list_empty(&rc->reloc_roots)) {
  reloc_root = list_first_entry(&rc->reloc_roots,
           struct btrfs_root, root_list);
  list_del_init(&reloc_root->root_list);

  root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset,
    false);
  if (IS_ERR(root)) {
   /*
 * Even if we have an error we need this reloc root
 * back on our list so we can clean up properly.
 */
   list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
   btrfs_abort_transaction(trans, (int)PTR_ERR(root));
   if (!err)
    err = PTR_ERR(root);
   break;
  }

  if (unlikely(root->reloc_root != reloc_root)) {
   if (root->reloc_root) {
    btrfs_err(fs_info,
"reloc tree mismatch, root %lld has reloc root key (%lld %u %llu) gen %llu, expect reloc root key (%lld %u %llu) gen %llu",
       btrfs_root_id(root),
       btrfs_root_id(root->reloc_root),
       root->reloc_root->root_key.type,
       root->reloc_root->root_key.offset,
       btrfs_root_generation(
        &root->reloc_root->root_item),
       btrfs_root_id(reloc_root),
       reloc_root->root_key.type,
       reloc_root->root_key.offset,
       btrfs_root_generation(
        &reloc_root->root_item));
   } else {
    btrfs_err(fs_info,
"reloc tree mismatch, root %lld has no reloc root, expect reloc root key (%lld %u %llu) gen %llu",
       btrfs_root_id(root),
       btrfs_root_id(reloc_root),
       reloc_root->root_key.type,
       reloc_root->root_key.offset,
       btrfs_root_generation(
        &reloc_root->root_item));
   }
   list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
   btrfs_put_root(root);
   btrfs_abort_transaction(trans, -EUCLEAN);
   if (!err)
    err = -EUCLEAN;
   break;
  }

  /*
 * set reference count to 1, so btrfs_recover_relocation
 * knows it should resumes merging
 */
  if (!err)
   btrfs_set_root_refs(&reloc_root->root_item, 1);
  ret = btrfs_update_reloc_root(trans, root);

  /*
 * Even if we have an error we need this reloc root back on our
 * list so we can clean up properly.
 */
  list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
  btrfs_put_root(root);

  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   if (!err)
    err = ret;
   break;
  }
 }

 list_splice(&reloc_roots, &rc->reloc_roots);

 if (!err)
  err = btrfs_commit_transaction(trans);
 else
  btrfs_end_transaction(trans);
 return err;
}

static noinline_for_stack
void free_reloc_roots(struct list_head *list)
{
 struct btrfs_root *reloc_root, *tmp;

 list_for_each_entry_safe(reloc_root, tmp, list, root_list)
  __del_reloc_root(reloc_root);
}

static noinline_for_stack
void merge_reloc_roots(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct btrfs_root *root;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 LIST_HEAD(reloc_roots);
 int found = 0;
 int ret = 0;
again:
 root = rc->extent_root;

 /*
 * this serializes us with btrfs_record_root_in_transaction,
 * we have to make sure nobody is in the middle of
 * adding their roots to the list while we are
 * doing this splice
 */
 mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
 list_splice_init(&rc->reloc_roots, &reloc_roots);
 mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);

 while (!list_empty(&reloc_roots)) {
  found = 1;
  reloc_root = list_first_entry(&reloc_roots, struct btrfs_root, root_list);

  root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset,
      false);
  if (btrfs_root_refs(&reloc_root->root_item) > 0) {
   if (WARN_ON(IS_ERR(root))) {
    /*
 * For recovery we read the fs roots on mount,
 * and if we didn't find the root then we marked
 * the reloc root as a garbage root.  For normal
 * relocation obviously the root should exist in
 * memory.  However there's no reason we can't
 * handle the error properly here just in case.
 */
    ret = PTR_ERR(root);
    goto out;
   }
   if (WARN_ON(root->reloc_root != reloc_root)) {
    /*
 * This can happen if on-disk metadata has some
 * corruption, e.g. bad reloc tree key offset.
 */
    ret = -EINVAL;
    goto out;
   }
   ret = merge_reloc_root(rc, root);
   btrfs_put_root(root);
   if (ret) {
    if (list_empty(&reloc_root->root_list))
     list_add_tail(&reloc_root->root_list,
            &reloc_roots);
    goto out;
   }
  } else {
   if (!IS_ERR(root)) {
    if (root->reloc_root == reloc_root) {
     root->reloc_root = NULL;
     btrfs_put_root(reloc_root);
    }
    clear_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_RELOC_TREE,
       &root->state);
    btrfs_put_root(root);
   }

   list_del_init(&reloc_root->root_list);
   /* Don't forget to queue this reloc root for cleanup */
   list_add_tail(&reloc_root->reloc_dirty_list,
          &rc->dirty_subvol_roots);
  }
 }

 if (found) {
  found = 0;
  goto again;
 }
out:
 if (ret) {
  btrfs_handle_fs_error(fs_info, ret, NULL);
  free_reloc_roots(&reloc_roots);

  /* new reloc root may be added */
  mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
  list_splice_init(&rc->reloc_roots, &reloc_roots);
  mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
  free_reloc_roots(&reloc_roots);
 }

 /*
 * We used to have
 *
 * BUG_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&rc->reloc_root_tree.rb_root));
 *
 * here, but it's wrong.  If we fail to start the transaction in
 * prepare_to_merge() we will have only 0 ref reloc roots, none of which
 * have actually been removed from the reloc_root_tree rb tree.  This is
 * fine because we're bailing here, and we hold a reference on the root
 * for the list that holds it, so these roots will be cleaned up when we
 * do the reloc_dirty_list afterwards.  Meanwhile the root->reloc_root
 * will be cleaned up on unmount.
 *
 * The remaining nodes will be cleaned up by free_reloc_control.
 */
}

static void free_block_list(struct rb_root *blocks)
{
 struct tree_block *block;
 struct rb_node *rb_node;
 while ((rb_node = rb_first(blocks))) {
  block = rb_entry(rb_node, struct tree_block, rb_node);
  rb_erase(rb_node, blocks);
  kfree(block);
 }
}

static int record_reloc_root_in_trans(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_root *reloc_root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = reloc_root->fs_info;
 struct btrfs_root *root;
 int ret;

 if (btrfs_get_root_last_trans(reloc_root) == trans->transid)
  return 0;

 root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset, false);

 /*
 * This should succeed, since we can't have a reloc root without having
 * already looked up the actual root and created the reloc root for this
 * root.
 *
 * However if there's some sort of corruption where we have a ref to a
 * reloc root without a corresponding root this could return ENOENT.
 */
 if (IS_ERR(root)) {
  DEBUG_WARN("error %ld reading root for reloc root", PTR_ERR(root));
  return PTR_ERR(root);
 }
 if (root->reloc_root != reloc_root) {
  DEBUG_WARN("unexpected reloc root found");
  btrfs_err(fs_info,
     "root %llu has two reloc roots associated with it",
     reloc_root->root_key.offset);
  btrfs_put_root(root);
  return -EUCLEAN;
 }
 ret = btrfs_record_root_in_trans(trans, root);
 btrfs_put_root(root);

 return ret;
}

static noinline_for_stack
struct btrfs_root *select_reloc_root(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct reloc_control *rc,
         struct btrfs_backref_node *node,
         struct btrfs_backref_edge *edges[])
{
 struct btrfs_backref_node *next;
 struct btrfs_root *root;
 int index = 0;
 int ret;

 next = walk_up_backref(node, edges, &index);
 root = next->root;

 /*
 * If there is no root, then our references for this block are
 * incomplete, as we should be able to walk all the way up to a block
 * that is owned by a root.
 *
 * This path is only for SHAREABLE roots, so if we come upon a
 * non-SHAREABLE root then we have backrefs that resolve improperly.
 *
 * Both of these cases indicate file system corruption, or a bug in the
 * backref walking code.
 */
 if (unlikely(!root)) {
  btrfs_err(trans->fs_info,
     "bytenr %llu doesn't have a backref path ending in a root",
     node->bytenr);
  return ERR_PTR(-EUCLEAN);
 }
 if (unlikely(!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))) {
  btrfs_err(trans->fs_info,
     "bytenr %llu has multiple refs with one ending in a non-shareable root",
     node->bytenr);
  return ERR_PTR(-EUCLEAN);
 }

 if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
  ret = record_reloc_root_in_trans(trans, root);
  if (ret)
   return ERR_PTR(ret);
  goto found;
 }

 ret = btrfs_record_root_in_trans(trans, root);
 if (ret)
  return ERR_PTR(ret);
 root = root->reloc_root;

 /*
 * We could have raced with another thread which failed, so
 * root->reloc_root may not be set, return ENOENT in this case.
 */
 if (!root)
  return ERR_PTR(-ENOENT);

 if (next->new_bytenr) {
  /*
 * We just created the reloc root, so we shouldn't have
 * ->new_bytenr set yet. If it is then we have multiple roots
 *  pointing at the same bytenr which indicates corruption, or
 *  we've made a mistake in the backref walking code.
 */
  ASSERT(next->new_bytenr == 0);
  btrfs_err(trans->fs_info,
     "bytenr %llu possibly has multiple roots pointing at the same bytenr %llu",
     node->bytenr, next->bytenr);
  return ERR_PTR(-EUCLEAN);
 }

 next->new_bytenr = root->node->start;
 btrfs_put_root(next->root);
 next->root = btrfs_grab_root(root);
 ASSERT(next->root);
 mark_block_processed(rc, next);
found:
 next = node;
 /* setup backref node path for btrfs_reloc_cow_block */
 while (1) {
  rc->backref_cache.path[next->level] = next;
  if (--index < 0)
   break;
  next = edges[index]->node[UPPER];
 }
 return root;
}

/*
 * Select a tree root for relocation.
 *
 * Return NULL if the block is not shareable. We should use do_relocation() in
 * this case.
 *
 * Return a tree root pointer if the block is shareable.
 * Return -ENOENT if the block is root of reloc tree.
 */
static noinline_for_stack
struct btrfs_root *select_one_root(struct btrfs_backref_node *node)
{
 struct btrfs_backref_node *next;
 struct btrfs_root *root;
 struct btrfs_root *fs_root = NULL;
 struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
 int index = 0;

 next = node;
 while (1) {
  cond_resched();
  next = walk_up_backref(next, edges, &index);
  root = next->root;

  /*
 * This can occur if we have incomplete extent refs leading all
 * the way up a particular path, in this case return -EUCLEAN.
 */
  if (!root)
   return ERR_PTR(-EUCLEAN);

  /* No other choice for non-shareable tree */
  if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state))
   return root;

  if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID)
   fs_root = root;

  if (next != node)
   return NULL;

  next = walk_down_backref(edges, &index);
  if (!next || next->level <= node->level)
   break;
 }

 if (!fs_root)
  return ERR_PTR(-ENOENT);
 return fs_root;
}

static noinline_for_stack u64 calcu_metadata_size(struct reloc_control *rc,
        struct btrfs_backref_node *node)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct btrfs_backref_node *next = node;
 struct btrfs_backref_edge *edge;
 struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
 u64 num_bytes = 0;
 int index = 0;

 BUG_ON(node->processed);

 while (next) {
  cond_resched();
  while (1) {
   if (next->processed)
    break;

   num_bytes += fs_info->nodesize;

   if (list_empty(&next->upper))
    break;

   edge = list_first_entry(&next->upper, struct btrfs_backref_edge,
      list[LOWER]);
   edges[index++] = edge;
   next = edge->node[UPPER];
  }
  next = walk_down_backref(edges, &index);
 }
 return num_bytes;
}

static int refill_metadata_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct reloc_control *rc, u64 num_bytes)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 int ret;

 trans->block_rsv = rc->block_rsv;
 rc->reserved_bytes += num_bytes;

 /*
 * We are under a transaction here so we can only do limited flushing.
 * If we get an enospc just kick back -EAGAIN so we know to drop the
 * transaction and try to refill when we can flush all the things.
 */
 ret = btrfs_block_rsv_refill(fs_info, rc->block_rsv, num_bytes,
         BTRFS_RESERVE_FLUSH_LIMIT);
 if (ret) {
  u64 tmp = fs_info->nodesize * RELOCATION_RESERVED_NODES;

  while (tmp <= rc->reserved_bytes)
   tmp <<= 1;
  /*
 * only one thread can access block_rsv at this point,
 * so we don't need hold lock to protect block_rsv.
 * we expand more reservation size here to allow enough
 * space for relocation and we will return earlier in
 * enospc case.
 */
  rc->block_rsv->size = tmp + fs_info->nodesize *
          RELOCATION_RESERVED_NODES;
  return -EAGAIN;
 }

 return 0;
}

static int reserve_metadata_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
      struct reloc_control *rc,
      struct btrfs_backref_node *node)
{
 u64 num_bytes;

 num_bytes = calcu_metadata_size(rc, node) * 2;
 return refill_metadata_space(trans, rc, num_bytes);
}

/*
 * relocate a block tree, and then update pointers in upper level
 * blocks that reference the block to point to the new location.
 *
 * if called by link_to_upper, the block has already been relocated.
 * in that case this function just updates pointers.
 */
static int do_relocation(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct reloc_control *rc,
    struct btrfs_backref_node *node,
    struct btrfs_key *key,
    struct btrfs_path *path, int lowest)
{
 struct btrfs_backref_node *upper;
 struct btrfs_backref_edge *edge;
 struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
 struct btrfs_root *root;
 struct extent_buffer *eb;
 u32 blocksize;
 u64 bytenr;
 int slot;
 int ret = 0;

 /*
 * If we are lowest then this is the first time we're processing this
 * block, and thus shouldn't have an eb associated with it yet.
 */
 ASSERT(!lowest || !node->eb);

 path->lowest_level = node->level + 1;
 rc->backref_cache.path[node->level] = node;
 list_for_each_entry(edge, &node->upper, list[LOWER]) {
  cond_resched();

  upper = edge->node[UPPER];
  root = select_reloc_root(trans, rc, upper, edges);
  if (IS_ERR(root)) {
   ret = PTR_ERR(root);
   goto next;
  }

  if (upper->eb && !upper->locked) {
   if (!lowest) {
    ret = btrfs_bin_search(upper->eb, 0, key, &slot);
    if (ret < 0)
     goto next;
    BUG_ON(ret);
    bytenr = btrfs_node_blockptr(upper->eb, slot);
    if (node->eb->start == bytenr)
     goto next;
   }
   btrfs_backref_drop_node_buffer(upper);
  }

  if (!upper->eb) {
   ret = btrfs_search_slot(trans, root, key, path, 0, 1);
   if (ret) {
    if (ret > 0)
     ret = -ENOENT;

    btrfs_release_path(path);
    break;
   }

   if (!upper->eb) {
    upper->eb = path->nodes[upper->level];
    path->nodes[upper->level] = NULL;
   } else {
    BUG_ON(upper->eb != path->nodes[upper->level]);
   }

   upper->locked = 1;
   path->locks[upper->level] = 0;

   slot = path->slots[upper->level];
   btrfs_release_path(path);
  } else {
   ret = btrfs_bin_search(upper->eb, 0, key, &slot);
   if (ret < 0)
    goto next;
   BUG_ON(ret);
  }

  bytenr = btrfs_node_blockptr(upper->eb, slot);
  if (lowest) {
   if (bytenr != node->bytenr) {
    btrfs_err(root->fs_info,
  "lowest leaf/node mismatch: bytenr %llu node->bytenr %llu slot %d upper %llu",
       bytenr, node->bytenr, slot,
       upper->eb->start);
    ret = -EIO;
    goto next;
   }
  } else {
   if (node->eb->start == bytenr)
    goto next;
  }

  blocksize = root->fs_info->nodesize;
  eb = btrfs_read_node_slot(upper->eb, slot);
  if (IS_ERR(eb)) {
   ret = PTR_ERR(eb);
   goto next;
  }
  btrfs_tree_lock(eb);

  if (!node->eb) {
   ret = btrfs_cow_block(trans, root, eb, upper->eb,
           slot, &eb, BTRFS_NESTING_COW);
   btrfs_tree_unlock(eb);
   free_extent_buffer(eb);
   if (ret < 0)
    goto next;
   /*
 * We've just COWed this block, it should have updated
 * the correct backref node entry.
 */
   ASSERT(node->eb == eb);
  } else {
   struct btrfs_ref ref = {
    .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
    .bytenr = node->eb->start,
    .num_bytes = blocksize,
    .parent = upper->eb->start,
    .owning_root = btrfs_header_owner(upper->eb),
    .ref_root = btrfs_header_owner(upper->eb),
   };

   btrfs_set_node_blockptr(upper->eb, slot,
      node->eb->start);
   btrfs_set_node_ptr_generation(upper->eb, slot,
            trans->transid);
   btrfs_mark_buffer_dirty(trans, upper->eb);

   btrfs_init_tree_ref(&ref, node->level,
         btrfs_root_id(root), false);
   ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
   if (!ret)
    ret = btrfs_drop_subtree(trans, root, eb,
        upper->eb);
   if (ret)
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  }
next:
  if (!upper->pending)
   btrfs_backref_drop_node_buffer(upper);
  else
   btrfs_backref_unlock_node_buffer(upper);
  if (ret)
   break;
 }

 if (!ret && node->pending) {
  btrfs_backref_drop_node_buffer(node);
  list_del_init(&node->list);
  node->pending = 0;
 }

 path->lowest_level = 0;

 /*
 * We should have allocated all of our space in the block rsv and thus
 * shouldn't ENOSPC.
 */
 ASSERT(ret != -ENOSPC);
 return ret;
}

static int link_to_upper(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct reloc_control *rc,
    struct btrfs_backref_node *node,
    struct btrfs_path *path)
{
 struct btrfs_key key;

 btrfs_node_key_to_cpu(node->eb, &key, 0);
 return do_relocation(trans, rc, node, &key, path, 0);
}

static int finish_pending_nodes(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct reloc_control *rc,
    struct btrfs_path *path, int err)
{
 LIST_HEAD(list);
 struct btrfs_backref_cache *cache = &rc->backref_cache;
 struct btrfs_backref_node *node;
 int level;
 int ret;

 for (level = 0; level < BTRFS_MAX_LEVEL; level++) {
  while (!list_empty(&cache->pending[level])) {
   node = list_first_entry(&cache->pending[level],
      struct btrfs_backref_node, list);
   list_move_tail(&node->list, &list);
   BUG_ON(!node->pending);

   if (!err) {
    ret = link_to_upper(trans, rc, node, path);
    if (ret < 0)
     err = ret;
   }
  }
  list_splice_init(&list, &cache->pending[level]);
 }
 return err;
}

/*
 * mark a block and all blocks directly/indirectly reference the block
 * as processed.
 */
static void update_processed_blocks(struct reloc_control *rc,
        struct btrfs_backref_node *node)
{
 struct btrfs_backref_node *next = node;
 struct btrfs_backref_edge *edge;
 struct btrfs_backref_edge *edges[BTRFS_MAX_LEVEL - 1];
 int index = 0;

 while (next) {
  cond_resched();
  while (1) {
   if (next->processed)
    break;

   mark_block_processed(rc, next);

   if (list_empty(&next->upper))
    break;

   edge = list_first_entry(&next->upper, struct btrfs_backref_edge,
      list[LOWER]);
   edges[index++] = edge;
   next = edge->node[UPPER];
  }
  next = walk_down_backref(edges, &index);
 }
}

static int tree_block_processed(u64 bytenr, struct reloc_control *rc)
{
 u32 blocksize = rc->extent_root->fs_info->nodesize;

 if (btrfs_test_range_bit(&rc->processed_blocks, bytenr,
     bytenr + blocksize - 1, EXTENT_DIRTY, NULL))
  return 1;
 return 0;
}

static int get_tree_block_key(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         struct tree_block *block)
{
 struct btrfs_tree_parent_check check = {
  .level = block->level,
  .owner_root = block->owner,
  .transid = block->key.offset
 };
 struct extent_buffer *eb;

 eb = read_tree_block(fs_info, block->bytenr, &check);
 if (IS_ERR(eb))
  return PTR_ERR(eb);
 if (!extent_buffer_uptodate(eb)) {
  free_extent_buffer(eb);
  return -EIO;
 }
 if (block->level == 0)
  btrfs_item_key_to_cpu(eb, &block->key, 0);
 else
  btrfs_node_key_to_cpu(eb, &block->key, 0);
 free_extent_buffer(eb);
 block->key_ready = true;
 return 0;
}

/*
 * helper function to relocate a tree block
 */
static int relocate_tree_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct reloc_control *rc,
    struct btrfs_backref_node *node,
    struct btrfs_key *key,
    struct btrfs_path *path)
{
 struct btrfs_root *root;
 int ret = 0;

 if (!node)
  return 0;

 /*
 * If we fail here we want to drop our backref_node because we are going
 * to start over and regenerate the tree for it.
 */
 ret = reserve_metadata_space(trans, rc, node);
 if (ret)
  goto out;

 BUG_ON(node->processed);
 root = select_one_root(node);
 if (IS_ERR(root)) {
  ret = PTR_ERR(root);

  /* See explanation in select_one_root for the -EUCLEAN case. */
  ASSERT(ret == -ENOENT);
  if (ret == -ENOENT) {
   ret = 0;
   update_processed_blocks(rc, node);
  }
  goto out;
 }

 if (root) {
  if (test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state)) {
   /*
 * This block was the root block of a root, and this is
 * the first time we're processing the block and thus it
 * should not have had the ->new_bytenr modified.
 *
 * However in the case of corruption we could have
 * multiple refs pointing to the same block improperly,
 * and thus we would trip over these checks.  ASSERT()
 * for the developer case, because it could indicate a
 * bug in the backref code, however error out for a
 * normal user in the case of corruption.
 */
   ASSERT(node->new_bytenr == 0);
   if (node->new_bytenr) {
    btrfs_err(root->fs_info,
      "bytenr %llu has improper references to it",
       node->bytenr);
    ret = -EUCLEAN;
    goto out;
   }
   ret = btrfs_record_root_in_trans(trans, root);
   if (ret)
    goto out;
   /*
 * Another thread could have failed, need to check if we
 * have reloc_root actually set.
 */
   if (!root->reloc_root) {
    ret = -ENOENT;
    goto out;
   }
   root = root->reloc_root;
   node->new_bytenr = root->node->start;
   btrfs_put_root(node->root);
   node->root = btrfs_grab_root(root);
   ASSERT(node->root);
  } else {
   btrfs_err(root->fs_info,
      "bytenr %llu resolved to a non-shareable root",
      node->bytenr);
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }
  if (!ret)
   update_processed_blocks(rc, node);
 } else {
  ret = do_relocation(trans, rc, node, key, path, 1);
 }
out:
 if (ret || node->level == 0)
  btrfs_backref_cleanup_node(&rc->backref_cache, node);
 return ret;
}

static int relocate_cowonly_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
      struct reloc_control *rc, struct tree_block *block,
      struct btrfs_path *path)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root;
 u64 num_bytes;
 int nr_levels;
 int ret;

 root = btrfs_get_fs_root(fs_info, block->owner, true);
 if (IS_ERR(root))
  return PTR_ERR(root);

 nr_levels = max(btrfs_header_level(root->node) - block->level, 0) + 1;

 num_bytes = fs_info->nodesize * nr_levels;
 ret = refill_metadata_space(trans, rc, num_bytes);
 if (ret) {
  btrfs_put_root(root);
  return ret;
 }
 path->lowest_level = block->level;
 if (root == root->fs_info->chunk_root)
  btrfs_reserve_chunk_metadata(trans, false);

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &block->key, path, 0, 1);
 path->lowest_level = 0;
 btrfs_release_path(path);

 if (root == root->fs_info->chunk_root)
  btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
 if (ret > 0)
  ret = 0;
 btrfs_put_root(root);

 return ret;
}

/*
 * relocate a list of blocks
 */
static noinline_for_stack
int relocate_tree_blocks(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct reloc_control *rc, struct rb_root *blocks)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct btrfs_backref_node *node;
 struct btrfs_path *path;
 struct tree_block *block;
 struct tree_block *next;
 int ret = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out_free_blocks;
 }

 /* Kick in readahead for tree blocks with missing keys */
 rbtree_postorder_for_each_entry_safe(block, next, blocks, rb_node) {
  if (!block->key_ready)
   btrfs_readahead_tree_block(fs_info, block->bytenr,
         block->owner, 0,
         block->level);
 }

 /* Get first keys */
 rbtree_postorder_for_each_entry_safe(block, next, blocks, rb_node) {
  if (!block->key_ready) {
   ret = get_tree_block_key(fs_info, block);
   if (ret)
    goto out_free_path;
  }
 }

 /* Do tree relocation */
 rbtree_postorder_for_each_entry_safe(block, next, blocks, rb_node) {
  /*
 * For COWonly blocks, or the data reloc tree, we only need to
 * COW down to the block, there's no need to generate a backref
 * tree.
 */
  if (block->owner &&
      (!btrfs_is_fstree(block->owner) ||
       block->owner == BTRFS_DATA_RELOC_TREE_OBJECTID)) {
   ret = relocate_cowonly_block(trans, rc, block, path);
   if (ret)
    break;
   continue;
  }

  node = build_backref_tree(trans, rc, &block->key,
       block->level, block->bytenr);
  if (IS_ERR(node)) {
   ret = PTR_ERR(node);
   goto out;
  }

  ret = relocate_tree_block(trans, rc, node, &block->key,
       path);
  if (ret < 0)
   break;
 }
out:
 ret = finish_pending_nodes(trans, rc, path, ret);

out_free_path:
 btrfs_free_path(path);
out_free_blocks:
 free_block_list(blocks);
 return ret;
}

static noinline_for_stack int prealloc_file_extent_cluster(struct reloc_control *rc)
{
 const struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
 struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(rc->data_inode);
 u64 alloc_hint = 0;
 u64 start;
 u64 end;
 u64 offset = inode->reloc_block_group_start;
 u64 num_bytes;
 int nr;
 int ret = 0;
 u64 prealloc_start = cluster->start - offset;
 u64 prealloc_end = cluster->end - offset;
 u64 cur_offset = prealloc_start;

 /*
 * For blocksize < folio size case (either bs < page size or large folios),
 * beyond i_size, all blocks are filled with zero.
 *
 * If the current cluster covers the above range, btrfs_do_readpage()
 * will skip the read, and relocate_one_folio() will later writeback
 * the padding zeros as new data, causing data corruption.
 *
 * Here we have to invalidate the cache covering our cluster.
 */
 ret = filemap_invalidate_inode(&inode->vfs_inode, true, prealloc_start,
           prealloc_end);
 if (ret < 0)
  return ret;

 BUG_ON(cluster->start != cluster->boundary[0]);
 ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(inode,
           prealloc_end + 1 - prealloc_start);
 if (ret)
  return ret;

 btrfs_inode_lock(inode, 0);
 for (nr = 0; nr < cluster->nr; nr++) {
  struct extent_state *cached_state = NULL;

  start = cluster->boundary[nr] - offset;
  if (nr + 1 < cluster->nr)
   end = cluster->boundary[nr + 1] - 1 - offset;
  else
   end = cluster->end - offset;

  btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
  num_bytes = end + 1 - start;
  ret = btrfs_prealloc_file_range(&inode->vfs_inode, 0, start,
      num_bytes, num_bytes,
      end + 1, &alloc_hint);
  cur_offset = end + 1;
  btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
  if (ret)
   break;
 }
 btrfs_inode_unlock(inode, 0);

 if (cur_offset < prealloc_end)
  btrfs_free_reserved_data_space_noquota(inode,
             prealloc_end + 1 - cur_offset);
 return ret;
}

static noinline_for_stack int setup_relocation_extent_mapping(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(rc->data_inode);
 struct extent_map *em;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 u64 offset = inode->reloc_block_group_start;
 u64 start = rc->cluster.start - offset;
 u64 end = rc->cluster.end - offset;
 int ret = 0;

 em = btrfs_alloc_extent_map();
 if (!em)
  return -ENOMEM;

 em->start = start;
 em->len = end + 1 - start;
 em->disk_bytenr = rc->cluster.start;
 em->disk_num_bytes = em->len;
 em->ram_bytes = em->len;
 em->flags |= EXTENT_FLAG_PINNED;

 btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
 ret = btrfs_replace_extent_map_range(inode, em, false);
 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start, end, &cached_state);
 btrfs_free_extent_map(em);

 return ret;
}

/*
 * Allow error injection to test balance/relocation cancellation
 */
noinline int btrfs_should_cancel_balance(const struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 return atomic_read(&fs_info->balance_cancel_req) ||
  atomic_read(&fs_info->reloc_cancel_req) ||
  fatal_signal_pending(current);
}
ALLOW_ERROR_INJECTION(btrfs_should_cancel_balance, TRUE);

static u64 get_cluster_boundary_end(const struct file_extent_cluster *cluster,
        int cluster_nr)
{
 /* Last extent, use cluster end directly */
 if (cluster_nr >= cluster->nr - 1)
  return cluster->end;

 /* Use next boundary start*/
 return cluster->boundary[cluster_nr + 1] - 1;
}

static int relocate_one_folio(struct reloc_control *rc,
         struct file_ra_state *ra,
         int *cluster_nr, u64 *file_offset_ret)
{
 const struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
 struct inode *inode = rc->data_inode;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
 const u64 orig_file_offset = *file_offset_ret;
 u64 offset = BTRFS_I(inode)->reloc_block_group_start;
 const pgoff_t last_index = (cluster->end - offset) >> PAGE_SHIFT;
 const pgoff_t index = orig_file_offset >> PAGE_SHIFT;
 gfp_t mask = btrfs_alloc_write_mask(inode->i_mapping);
 struct folio *folio;
 u64 folio_start;
 u64 folio_end;
 u64 cur;
 int ret;
 const bool use_rst = btrfs_need_stripe_tree_update(fs_info, rc->block_group->flags);

 ASSERT(index <= last_index);
again:
 folio = filemap_lock_folio(inode->i_mapping, index);
 if (IS_ERR(folio)) {

  /*
 * On relocation we're doing readahead on the relocation inode,
 * but if the filesystem is backed by a RAID stripe tree we can
 * get ENOENT (e.g. due to preallocated extents not being
 * mapped in the RST) from the lookup.
 *
 * But readahead doesn't handle the error and submits invalid
 * reads to the device, causing a assertion failures.
 */
  if (!use_rst)
   page_cache_sync_readahead(inode->i_mapping, ra, NULL,
        index, last_index + 1 - index);
  folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, index,
         FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT,
         mask);
  if (IS_ERR(folio))
   return PTR_ERR(folio);
 }

 if (folio_test_readahead(folio) && !use_rst)
  page_cache_async_readahead(inode->i_mapping, ra, NULL,
        folio, last_index + 1 - index);

 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  btrfs_read_folio(NULL, folio);
  folio_lock(folio);
  if (!folio_test_uptodate(folio)) {
   ret = -EIO;
   goto release_folio;
  }
  if (folio->mapping != inode->i_mapping) {
   folio_unlock(folio);
   folio_put(folio);
   goto again;
  }
 }

 /*
 * We could have lost folio private when we dropped the lock to read the
 * folio above, make sure we set_folio_extent_mapped() here so we have any
 * of the subpage blocksize stuff we need in place.
 */
 ret = set_folio_extent_mapped(folio);
 if (ret < 0)
  goto release_folio;

 folio_start = folio_pos(folio);
 folio_end = folio_start + folio_size(folio) - 1;

 /*
 * Start from the cluster, as for subpage case, the cluster can start
 * inside the folio.
 */
 cur = max(folio_start, cluster->boundary[*cluster_nr] - offset);
 while (cur <= folio_end) {
  struct extent_state *cached_state = NULL;
  u64 extent_start = cluster->boundary[*cluster_nr] - offset;
  u64 extent_end = get_cluster_boundary_end(cluster,
      *cluster_nr) - offset;
  u64 clamped_start = max(folio_start, extent_start);
  u64 clamped_end = min(folio_end, extent_end);
  u32 clamped_len = clamped_end + 1 - clamped_start;

  /* Reserve metadata for this range */
  ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(BTRFS_I(inode),
            clamped_len, clamped_len,
            false);
  if (ret)
   goto release_folio;

  /* Mark the range delalloc and dirty for later writeback */
  btrfs_lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, clamped_start,
      clamped_end, &cached_state);
  ret = btrfs_set_extent_delalloc(BTRFS_I(inode), clamped_start,
      clamped_end, 0, &cached_state);
  if (ret) {
   btrfs_clear_extent_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree,
            clamped_start, clamped_end,
            EXTENT_LOCKED | EXTENT_BOUNDARY,
            &cached_state);
   btrfs_delalloc_release_metadata(BTRFS_I(inode),
       clamped_len, true);
   btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode),
             clamped_len);
   goto release_folio;
  }
  btrfs_folio_set_dirty(fs_info, folio, clamped_start, clamped_len);

  /*
 * Set the boundary if it's inside the folio.
 * Data relocation requires the destination extents to have the
 * same size as the source.
 * EXTENT_BOUNDARY bit prevents current extent from being merged
 * with previous extent.
 */
  if (in_range(cluster->boundary[*cluster_nr] - offset,
        folio_start, folio_size(folio))) {
   u64 boundary_start = cluster->boundary[*cluster_nr] -
      offset;
   u64 boundary_end = boundary_start +
        fs_info->sectorsize - 1;

   btrfs_set_extent_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree,
          boundary_start, boundary_end,
          EXTENT_BOUNDARY, NULL);
  }
  btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, clamped_start, clamped_end,
        &cached_state);
  btrfs_delalloc_release_extents(BTRFS_I(inode), clamped_len);
  cur += clamped_len;

  /* Crossed extent end, go to next extent */
  if (cur >= extent_end) {
   (*cluster_nr)++;
   /* Just finished the last extent of the cluster, exit. */
   if (*cluster_nr >= cluster->nr)
    break;
  }
 }
 folio_unlock(folio);
 folio_put(folio);

 balance_dirty_pages_ratelimited(inode->i_mapping);
 btrfs_throttle(fs_info);
 if (btrfs_should_cancel_balance(fs_info))
  ret = -ECANCELED;
 *file_offset_ret = folio_end + 1;
 return ret;

release_folio:
 folio_unlock(folio);
 folio_put(folio);
 return ret;
}

static int relocate_file_extent_cluster(struct reloc_control *rc)
{
 struct inode *inode = rc->data_inode;
 const struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
 u64 offset = BTRFS_I(inode)->reloc_block_group_start;
 u64 cur_file_offset = cluster->start - offset;
 struct file_ra_state *ra;
 int cluster_nr = 0;
 int ret = 0;

 if (!cluster->nr)
  return 0;

 ra = kzalloc(sizeof(*ra), GFP_NOFS);
 if (!ra)
  return -ENOMEM;

 ret = prealloc_file_extent_cluster(rc);
 if (ret)
  goto out;

 file_ra_state_init(ra, inode->i_mapping);

 ret = setup_relocation_extent_mapping(rc);
 if (ret)
  goto out;

 while (cur_file_offset < cluster->end - offset) {
  ret = relocate_one_folio(rc, ra, &cluster_nr, &cur_file_offset);
  if (ret)
   break;
 }
 if (ret == 0)
  WARN_ON(cluster_nr != cluster->nr);
out:
 kfree(ra);
 return ret;
}

static noinline_for_stack int relocate_data_extent(struct reloc_control *rc,
        const struct btrfs_key *extent_key)
{
 struct inode *inode = rc->data_inode;
 struct file_extent_cluster *cluster = &rc->cluster;
 int ret;
 struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;

 if (cluster->nr > 0 && extent_key->objectid != cluster->end + 1) {
  ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
  if (ret)
   return ret;
  cluster->nr = 0;
 }

 /*
 * Under simple quotas, we set root->relocation_src_root when we find
 * the extent. If adjacent extents have different owners, we can't merge
 * them while relocating. Handle this by storing the owning root that
 * started a cluster and if we see an extent from a different root break
 * cluster formation (just like the above case of non-adjacent extents).
 *
 * Without simple quotas, relocation_src_root is always 0, so we should
 * never see a mismatch, and it should have no effect on relocation
 * clusters.
 */
 if (cluster->nr > 0 && cluster->owning_root != root->relocation_src_root) {
  u64 tmp = root->relocation_src_root;

  /*
 * root->relocation_src_root is the state that actually affects
 * the preallocation we do here, so set it to the root owning
 * the cluster we need to relocate.
 */
  root->relocation_src_root = cluster->owning_root;
  ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
  if (ret)
   return ret;
  cluster->nr = 0;
  /* And reset it back for the current extent's owning root. */
  root->relocation_src_root = tmp;
 }

 if (!cluster->nr) {
  cluster->start = extent_key->objectid;
  cluster->owning_root = root->relocation_src_root;
 }
 else
  BUG_ON(cluster->nr >= MAX_EXTENTS);
 cluster->end = extent_key->objectid + extent_key->offset - 1;
 cluster->boundary[cluster->nr] = extent_key->objectid;
 cluster->nr++;

 if (cluster->nr >= MAX_EXTENTS) {
  ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
  if (ret)
   return ret;
  cluster->nr = 0;
 }
 return 0;
}

/*
 * helper to add a tree block to the list.
 * the major work is getting the generation and level of the block
 */
static int add_tree_block(struct reloc_control *rc,
     const struct btrfs_key *extent_key,
     struct btrfs_path *path,
     struct rb_root *blocks)
{
 struct extent_buffer *eb;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct btrfs_tree_block_info *bi;
 struct tree_block *block;
 struct rb_node *rb_node;
 u32 item_size;
 int level = -1;
 u64 generation;
 u64 owner = 0;

 eb =  path->nodes[0];
 item_size = btrfs_item_size(eb, path->slots[0]);

 if (extent_key->type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY ||
     item_size >= sizeof(*ei) + sizeof(*bi)) {
  unsigned long ptr = 0, end;

  ei = btrfs_item_ptr(eb, path->slots[0],
    struct btrfs_extent_item);
  end = (unsigned long)ei + item_size;
  if (extent_key->type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY) {
   bi = (struct btrfs_tree_block_info *)(ei + 1);
   level = btrfs_tree_block_level(eb, bi);
   ptr = (unsigned long)(bi + 1);
  } else {
   level = (int)extent_key->offset;
   ptr = (unsigned long)(ei + 1);
  }
  generation = btrfs_extent_generation(eb, ei);

  /*
 * We're reading random blocks without knowing their owner ahead
 * of time.  This is ok most of the time, as all reloc roots and
 * fs roots have the same lock type.  However normal trees do
 * not, and the only way to know ahead of time is to read the
 * inline ref offset.  We know it's an fs root if
 *
 * 1. There's more than one ref.
 * 2. There's a SHARED_DATA_REF_KEY set.
 * 3. FULL_BACKREF is set on the flags.
 *
 * Otherwise it's safe to assume that the ref offset == the
 * owner of this block, so we can use that when calling
 * read_tree_block.
 */
  if (btrfs_extent_refs(eb, ei) == 1 &&
      !(btrfs_extent_flags(eb, ei) &
        BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF) &&
      ptr < end) {
   struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
   int type;

   iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
   type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(eb, iref,
       BTRFS_REF_TYPE_BLOCK);
   if (type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID)
    return -EINVAL;
   if (type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY)
    owner = btrfs_extent_inline_ref_offset(eb, iref);
  }
 } else {
  btrfs_print_leaf(eb);
  btrfs_err(rc->block_group->fs_info,
     "unrecognized tree backref at tree block %llu slot %u",
     eb->start, path->slots[0]);
  btrfs_release_path(path);
  return -EUCLEAN;
 }

 btrfs_release_path(path);

 BUG_ON(level == -1);

 block = kmalloc(sizeof(*block), GFP_NOFS);
 if (!block)
  return -ENOMEM;

 block->bytenr = extent_key->objectid;
 block->key.objectid = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
 block->key.offset = generation;
 block->level = level;
 block->key_ready = false;
 block->owner = owner;

 rb_node = rb_simple_insert(blocks, &block->simple_node);
 if (rb_node)
  btrfs_backref_panic(rc->extent_root->fs_info, block->bytenr,
        -EEXIST);

 return 0;
}

/*
 * helper to add tree blocks for backref of type BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY
 */
static int __add_tree_block(struct reloc_control *rc,
       u64 bytenr, u32 blocksize,
       struct rb_root *blocks)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;
 int ret;
 bool skinny = btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA);

 if (tree_block_processed(bytenr, rc))
  return 0;

 if (rb_simple_search(blocks, bytenr))
  return 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
again:
 key.objectid = bytenr;
 if (skinny) {
  key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
  key.offset = (u64)-1;
 } else {
  key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
  key.offset = blocksize;
 }

 path->search_commit_root = 1;
 path->skip_locking = 1;
 ret = btrfs_search_slot(NULL, rc->extent_root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0)
  goto out;

 if (ret > 0 && skinny) {
  if (path->slots[0]) {
   path->slots[0]--;
   btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key,
           path->slots[0]);
   if (key.objectid == bytenr &&
       (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY ||
        (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
         key.offset == blocksize)))
    ret = 0;
  }

  if (ret) {
   skinny = false;
   btrfs_release_path(path);
   goto again;
  }
 }
 if (ret) {
  ASSERT(ret == 1);
  btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);
  btrfs_err(fs_info,
      "tree block extent item (%llu) is not found in extent tree",
       bytenr);
  WARN_ON(1);
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 ret = add_tree_block(rc, &key, path, blocks);
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

static int delete_block_group_cache(struct btrfs_block_group *block_group,
        struct inode *inode,
        u64 ino)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
 struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_inode *btrfs_inode;
 int ret = 0;

 if (inode)
  goto truncate;

 btrfs_inode = btrfs_iget(ino, root);
 if (IS_ERR(btrfs_inode))
  return -ENOENT;
 inode = &btrfs_inode->vfs_inode;

truncate:
 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
       &fs_info->global_block_rsv);
 if (ret)
  goto out;

 trans = btrfs_join_transaction(root);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto out;
 }

 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, block_group, inode);

 btrfs_end_transaction(trans);
 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
out:
 iput(inode);
 return ret;
}

/*
 * Locate the free space cache EXTENT_DATA in root tree leaf and delete the
 * cache inode, to avoid free space cache data extent blocking data relocation.
 */
static int delete_v1_space_cache(struct extent_buffer *leaf,
     struct btrfs_block_group *block_group,
     u64 data_bytenr)
{
 u64 space_cache_ino;
 struct btrfs_file_extent_item *ei;
 struct btrfs_key key;
 bool found = false;
 int i;
 int ret;

 if (btrfs_header_owner(leaf) != BTRFS_ROOT_TREE_OBJECTID)
  return 0;

 for (i = 0; i < btrfs_header_nritems(leaf); i++) {
  u8 type;

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, i);
  if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
   continue;
  ei = btrfs_item_ptr(leaf, i, struct btrfs_file_extent_item);
  type = btrfs_file_extent_type(leaf, ei);

  if ((type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
       type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) &&
      btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, ei) == data_bytenr) {
   found = true;
   space_cache_ino = key.objectid;
   break;
  }
 }
 if (!found)
  return -ENOENT;
 ret = delete_block_group_cache(block_group, NULL, space_cache_ino);
 return ret;
}

/*
 * helper to find all tree blocks that reference a given data extent
 */
static noinline_for_stack int add_data_references(struct reloc_control *rc,
        const struct btrfs_key *extent_key,
        struct btrfs_path *path,
        struct rb_root *blocks)
{
 struct btrfs_backref_walk_ctx ctx = { 0 };
 struct ulist_iterator leaf_uiter;
 struct ulist_node *ref_node = NULL;
 const u32 blocksize = rc->extent_root->fs_info->nodesize;
 int ret = 0;

 btrfs_release_path(path);

 ctx.bytenr = extent_key->objectid;
 ctx.skip_inode_ref_list = true;
 ctx.fs_info = rc->extent_root->fs_info;

 ret = btrfs_find_all_leafs(&ctx);
 if (ret < 0)
  return ret;

 ULIST_ITER_INIT(&leaf_uiter);
 while ((ref_node = ulist_next(ctx.refs, &leaf_uiter))) {
  struct btrfs_tree_parent_check check = { 0 };
  struct extent_buffer *eb;

  eb = read_tree_block(ctx.fs_info, ref_node->val, &check);
  if (IS_ERR(eb)) {
   ret = PTR_ERR(eb);
   break;
  }
  ret = delete_v1_space_cache(eb, rc->block_group,
         extent_key->objectid);
  free_extent_buffer(eb);
  if (ret < 0)
   break;
  ret = __add_tree_block(rc, ref_node->val, blocksize, blocks);
  if (ret < 0)
   break;
 }
 if (ret < 0)
  free_block_list(blocks);
 ulist_free(ctx.refs);
 return ret;
}

/*
 * helper to find next unprocessed extent
 */
static noinline_for_stack
int find_next_extent(struct reloc_control *rc, struct btrfs_path *path,
       struct btrfs_key *extent_key)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct btrfs_key key;
 struct extent_buffer *leaf;
 u64 start, end, last;
 int ret;

 last = rc->block_group->start + rc->block_group->length;
 while (1) {
  bool block_found;

  cond_resched();
  if (rc->search_start >= last) {
   ret = 1;
   break;
  }

  key.objectid = rc->search_start;
  key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
  key.offset = 0;

  path->search_commit_root = 1;
  path->skip_locking = 1;
  ret = btrfs_search_slot(NULL, rc->extent_root, &key, path,
     0, 0);
  if (ret < 0)
   break;
next:
  leaf = path->nodes[0];
  if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
   ret = btrfs_next_leaf(rc->extent_root, path);
   if (ret != 0)
    break;
   leaf = path->nodes[0];
  }

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  if (key.objectid >= last) {
   ret = 1;
   break;
  }

  if (key.type != BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
      key.type != BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
   path->slots[0]++;
   goto next;
  }

  if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
      key.objectid + key.offset <= rc->search_start) {
   path->slots[0]++;
   goto next;
  }

  if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY &&
      key.objectid + fs_info->nodesize <=
      rc->search_start) {
   path->slots[0]++;
   goto next;
  }

  block_found = btrfs_find_first_extent_bit(&rc->processed_blocks,
         key.objectid, &start, &end,
         EXTENT_DIRTY, NULL);

  if (block_found && start <= key.objectid) {
   btrfs_release_path(path);
   rc->search_start = end + 1;
  } else {
   if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY)
    rc->search_start = key.objectid + key.offset;
   else
    rc->search_start = key.objectid +
     fs_info->nodesize;
   memcpy(extent_key, &key, sizeof(key));
   return 0;
  }
 }
 btrfs_release_path(path);
 return ret;
}

static void set_reloc_control(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;

 mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
 fs_info->reloc_ctl = rc;
 mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
}

static void unset_reloc_control(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;

 mutex_lock(&fs_info->reloc_mutex);
 fs_info->reloc_ctl = NULL;
 mutex_unlock(&fs_info->reloc_mutex);
}

static noinline_for_stack
int prepare_to_relocate(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 int ret;

 rc->block_rsv = btrfs_alloc_block_rsv(rc->extent_root->fs_info,
           BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
 if (!rc->block_rsv)
  return -ENOMEM;

 memset(&rc->cluster, 0, sizeof(rc->cluster));
 rc->search_start = rc->block_group->start;
 rc->extents_found = 0;
 rc->nodes_relocated = 0;
 rc->merging_rsv_size = 0;
 rc->reserved_bytes = 0;
 rc->block_rsv->size = rc->extent_root->fs_info->nodesize *
         RELOCATION_RESERVED_NODES;
 ret = btrfs_block_rsv_refill(rc->extent_root->fs_info,
         rc->block_rsv, rc->block_rsv->size,
         BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
 if (ret)
  return ret;

 rc->create_reloc_tree = true;
 set_reloc_control(rc);

 trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
 if (IS_ERR(trans)) {
  unset_reloc_control(rc);
  /*
 * extent tree is not a ref_cow tree and has no reloc_root to
 * cleanup.  And callers are responsible to free the above
 * block rsv.
 */
  return PTR_ERR(trans);
 }

 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
 if (ret)
  unset_reloc_control(rc);

 return ret;
}

static noinline_for_stack int relocate_block_group(struct reloc_control *rc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = rc->extent_root->fs_info;
 struct rb_root blocks = RB_ROOT;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 u64 flags;
 int ret;
 int err = 0;
 int progress = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
 path->reada = READA_FORWARD;

 ret = prepare_to_relocate(rc);
 if (ret) {
  err = ret;
  goto out_free;
 }

 while (1) {
  rc->reserved_bytes = 0;
  ret = btrfs_block_rsv_refill(fs_info, rc->block_rsv,
          rc->block_rsv->size,
          BTRFS_RESERVE_FLUSH_ALL);
  if (ret) {
   err = ret;
   break;
  }
  progress++;
  trans = btrfs_start_transaction(rc->extent_root, 0);
  if (IS_ERR(trans)) {
   err = PTR_ERR(trans);
   trans = NULL;
   break;
  }
restart:
  if (rc->backref_cache.last_trans != trans->transid)
   btrfs_backref_release_cache(&rc->backref_cache);
  rc->backref_cache.last_trans = trans->transid;

  ret = find_next_extent(rc, path, &key);
  if (ret < 0)
   err = ret;
  if (ret != 0)
   break;

  rc->extents_found++;

  ei = btrfs_item_ptr(path->nodes[0], path->slots[0],
        struct btrfs_extent_item);
  flags = btrfs_extent_flags(path->nodes[0], ei);

  /*
 * If we are relocating a simple quota owned extent item, we
 * need to note the owner on the reloc data root so that when
 * we allocate the replacement item, we can attribute it to the
 * correct eventual owner (rather than the reloc data root).
 */
  if (btrfs_qgroup_mode(fs_info) == BTRFS_QGROUP_MODE_SIMPLE) {
   struct btrfs_root *root = BTRFS_I(rc->data_inode)->root;
   u64 owning_root_id = btrfs_get_extent_owner_root(fs_info,
         path->nodes[0],
         path->slots[0]);

   root->relocation_src_root = owning_root_id;
  }

  if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK) {
   ret = add_tree_block(rc, &key, path, &blocks);
  } else if (rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS &&
      (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA)) {
   ret = add_data_references(rc, &key, path, &blocks);
  } else {
   btrfs_release_path(path);
   ret = 0;
  }
  if (ret < 0) {
   err = ret;
   break;
  }

  if (!RB_EMPTY_ROOT(&blocks)) {
   ret = relocate_tree_blocks(trans, rc, &blocks);
   if (ret < 0) {
    if (ret != -EAGAIN) {
     err = ret;
     break;
    }
    rc->extents_found--;
    rc->search_start = key.objectid;
   }
  }

  btrfs_end_transaction_throttle(trans);
  btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
  trans = NULL;

  if (rc->stage == MOVE_DATA_EXTENTS &&
      (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA)) {
   rc->found_file_extent = true;
   ret = relocate_data_extent(rc, &key);
   if (ret < 0) {
    err = ret;
    break;
   }
  }
  if (btrfs_should_cancel_balance(fs_info)) {
   err = -ECANCELED;
   break;
  }
 }
 if (trans && progress && err == -ENOSPC) {
  ret = btrfs_force_chunk_alloc(trans, rc->block_group->flags);
  if (ret == 1) {
   err = 0;
   progress = 0;
   goto restart;
  }
 }

 btrfs_release_path(path);
 btrfs_clear_extent_bit(&rc->processed_blocks, 0, (u64)-1, EXTENT_DIRTY, NULL);

 if (trans) {
  btrfs_end_transaction_throttle(trans);
  btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
 }

 if (!err) {
  ret = relocate_file_extent_cluster(rc);
  if (ret < 0)
   err = ret;
 }

 rc->create_reloc_tree = false;
 set_reloc_control(rc);

 btrfs_backref_release_cache(&rc->backref_cache);
 btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv, (u64)-1, NULL);

 /*
 * Even in the case when the relocation is cancelled, we should all go
 * through prepare_to_merge() and merge_reloc_roots().
 *
 * For error (including cancelled balance), prepare_to_merge() will
 * mark all reloc trees orphan, then queue them for cleanup in
 * merge_reloc_roots()
 */
 err = prepare_to_merge(rc, err);

 merge_reloc_roots(rc);

 rc->merge_reloc_tree = false;
 unset_reloc_control(rc);
 btrfs_block_rsv_release(fs_info, rc->block_rsv, (u64)-1, NULL);

 /* get rid of pinned extents */
 trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
 if (IS_ERR(trans)) {
  err = PTR_ERR(trans);
  goto out_free;
 }
 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
 if (ret && !err)
  err = ret;
out_free:
 ret = clean_dirty_subvols(rc);
 if (ret < 0 && !err)
  err = ret;
 btrfs_free_block_rsv(fs_info, rc->block_rsv);
 btrfs_free_path(path);
 return err;
}

static int __insert_orphan_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root, u64 objectid)
{
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_inode_item *item;
 struct extent_buffer *leaf;
 int ret;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;

 ret = btrfs_insert_empty_inode(trans, root, path, objectid);
 if (ret)
  goto out;

 leaf = path->nodes[0];
 item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_inode_item);
 memzero_extent_buffer(leaf, (unsigned long)item, sizeof(*item));
 btrfs_set_inode_generation(leaf, item, 1);
 btrfs_set_inode_size(leaf, item, 0);
 btrfs_set_inode_mode(leaf, item, S_IFREG | 0600);
 btrfs_set_inode_flags(leaf, item, BTRFS_INODE_NOCOMPRESS |
       BTRFS_INODE_PREALLOC);
out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

static void delete_orphan_inode(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct btrfs_root *root, u64 objectid)
{
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;
 int ret = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 key.objectid = objectid;
 key.type = BTRFS_INODE_ITEM_KEY;
 key.offset = 0;
 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret) {
  if (ret > 0)
   ret = -ENOENT;
  goto out;
 }
 ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
out:
 if (ret)
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 btrfs_free_path(path);
}

/*
 * helper to create inode for data relocation.
 * the inode is in data relocation tree and its link count is 0
 */
static noinline_for_stack struct inode *create_reloc_inode(
     const struct btrfs_block_group *group)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = group->fs_info;
 struct btrfs_inode *inode = NULL;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_root *root;
 u64 objectid;
 int ret = 0;

 root = btrfs_grab_root(fs_info->data_reloc_root);
 trans = btrfs_start_transaction(root, 6);
 if (IS_ERR(trans)) {
  btrfs_put_root(root);
  return ERR_CAST(trans);
 }

 ret = btrfs_get_free_objectid(root, &objectid);
 if (ret)
  goto out;

 ret = __insert_orphan_inode(trans, root, objectid);
 if (ret)
  goto out;

 inode = btrfs_iget(objectid, root);
 if (IS_ERR(inode)) {
  delete_orphan_inode(trans, root, objectid);
  ret = PTR_ERR(inode);
  inode = NULL;
  goto out;
 }
 inode->reloc_block_group_start = group->start;

 ret = btrfs_orphan_add(trans, inode);
out:
 btrfs_put_root(root);
 btrfs_end_transaction(trans);
 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
 if (ret) {
  if (inode)
   iput(&inode->vfs_inode);
  return ERR_PTR(ret);
 }
 return &inode->vfs_inode;
}

/*
 * Mark start of chunk relocation that is cancellable. Check if the cancellation
 * has been requested meanwhile and don't start in that case.
 * NOTE: if this returns an error, reloc_chunk_end() must not be called.
 *
 * Return:
 *   0             success
 *   -EINPROGRESS  operation is already in progress, that's probably a bug
 *   -ECANCELED    cancellation request was set before the operation started
 */
static int reloc_chunk_start(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 if (test_and_set_bit(BTRFS_FS_RELOC_RUNNING, &fs_info->flags)) {
  /* This should not happen */
  btrfs_err(fs_info, "reloc already running, cannot start");
  return -EINPROGRESS;
 }

 if (atomic_read(&fs_info->reloc_cancel_req) > 0) {
  btrfs_info(fs_info, "chunk relocation canceled on start");
  /* On cancel, clear all requests. */
  clear_and_wake_up_bit(BTRFS_FS_RELOC_RUNNING, &fs_info->flags);
  atomic_set(&fs_info->reloc_cancel_req, 0);
  return -ECANCELED;
 }
 return 0;
}

/*
 * Mark end of chunk relocation that is cancellable and wake any waiters.
 * NOTE: call only if a previous call to reloc_chunk_start() succeeded.
 */
static void reloc_chunk_end(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 ASSERT(test_bit(BTRFS_FS_RELOC_RUNNING, &fs_info->flags));
 /* Requested after start, clear bit first so any waiters can continue */
 if (atomic_read(&fs_info->reloc_cancel_req) > 0)
  btrfs_info(fs_info, "chunk relocation canceled during operation");
 clear_and_wake_up_bit(BTRFS_FS_RELOC_RUNNING, &fs_info->flags);
 atomic_set(&fs_info->reloc_cancel_req, 0);
}

static struct reloc_control *alloc_reloc_control(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct reloc_control *rc;

 rc = kzalloc(sizeof(*rc), GFP_NOFS);
 if (!rc)
  return NULL;

 INIT_LIST_HEAD(&rc->reloc_roots);
 INIT_LIST_HEAD(&rc->dirty_subvol_roots);
 btrfs_backref_init_cache(fs_info, &rc->backref_cache, true);
 rc->reloc_root_tree.rb_root = RB_ROOT;
 spin_lock_init(&rc->reloc_root_tree.lock);
 btrfs_extent_io_tree_init(fs_info, &rc->processed_blocks, IO_TREE_RELOC_BLOCKS);
 return rc;
}

static void free_reloc_control(struct reloc_control *rc)
{
 struct mapping_node *node, *tmp;

 free_reloc_roots(&rc->reloc_roots);
 rbtree_postorder_for_each_entry_safe(node, tmp,
   &rc->reloc_root_tree.rb_root, rb_node)
  kfree(node);

 kfree(rc);
}

/*
 * Print the block group being relocated
 */
static void describe_relocation(struct btrfs_block_group *block_group)
{
 char buf[128] = "NONE";

 btrfs_describe_block_groups(block_group->flags, buf, sizeof(buf));

 btrfs_info(block_group->fs_info, "relocating block group %llu flags %s",
     block_group->start, buf);
}

static const char *stage_to_string(enum reloc_stage stage)
{
 if (stage == MOVE_DATA_EXTENTS)
  return "move data extents";
 if (stage == UPDATE_DATA_PTRS)
  return "update data pointers";
 return "unknown";
}

/*
 * function to relocate all extents in a block group.
 */
int btrfs_relocate_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 group_start,
          bool verbose)
{
 struct btrfs_block_group *bg;
 struct btrfs_root *extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, group_start);
 struct reloc_control *rc;
 struct inode *inode;
 struct btrfs_path *path;
 int ret;
 int rw = 0;
 int err = 0;

 /*
 * This only gets set if we had a half-deleted snapshot on mount.  We
 * cannot allow relocation to start while we're still trying to clean up
 * these pending deletions.
 */
 ret = wait_on_bit(&fs_info->flags, BTRFS_FS_UNFINISHED_DROPS, TASK_INTERRUPTIBLE);
 if (ret)
  return ret;

 /* We may have been woken up by close_ctree, so bail if we're closing. */
 if (btrfs_fs_closing(fs_info))
  return -EINTR;

 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
 if (!bg)
  return -ENOENT;

 /*
 * Relocation of a data block group creates ordered extents.  Without
 * sb_start_write(), we can freeze the filesystem while unfinished
 * ordered extents are left. Such ordered extents can cause a deadlock
 * e.g. when syncfs() is waiting for their completion but they can't
 * finish because they block when joining a transaction, due to the
 * fact that the freeze locks are being held in write mode.
 */
 if (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
  ASSERT(sb_write_started(fs_info->sb));

 if (btrfs_pinned_by_swapfile(fs_info, bg)) {
  btrfs_put_block_group(bg);
  return -ETXTBSY;
 }

 rc = alloc_reloc_control(fs_info);
 if (!rc) {
  btrfs_put_block_group(bg);
  return -ENOMEM;
 }

 ret = reloc_chunk_start(fs_info);
 if (ret < 0) {
  err = ret;
  goto out_put_bg;
 }

 rc->extent_root = extent_root;
 rc->block_group = bg;

 ret = btrfs_inc_block_group_ro(rc->block_group, true);
 if (ret) {
  err = ret;
  goto out;
 }
 rw = 1;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path) {
  err = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 inode = lookup_free_space_inode(rc->block_group, path);
 btrfs_free_path(path);

 if (!IS_ERR(inode))
  ret = delete_block_group_cache(rc->block_group, inode, 0);
 else
  ret = PTR_ERR(inode);

 if (ret && ret != -ENOENT) {
  err = ret;
  goto out;
 }

 rc->data_inode = create_reloc_inode(rc->block_group);
 if (IS_ERR(rc->data_inode)) {
  err = PTR_ERR(rc->data_inode);
  rc->data_inode = NULL;
  goto out;
 }

 if (verbose)
  describe_relocation(rc->block_group);

 btrfs_wait_block_group_reservations(rc->block_group);
 btrfs_wait_nocow_writers(rc->block_group);
 btrfs_wait_ordered_roots(fs_info, U64_MAX, rc->block_group);

 ret = btrfs_zone_finish(rc->block_group);
 WARN_ON(ret && ret != -EAGAIN);

 while (1) {
  enum reloc_stage finishes_stage;

  mutex_lock(&fs_info->cleaner_mutex);
  ret = relocate_block_group(rc);
  mutex_unlock(&fs_info->cleaner_mutex);
  if (ret < 0)
   err = ret;

  finishes_stage = rc->stage;
  /*
 * We may have gotten ENOSPC after we already dirtied some
 * extents.  If writeout happens while we're relocating a
 * different block group we could end up hitting the
 * BUG_ON(rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS) in
 * btrfs_reloc_cow_block.  Make sure we write everything out
 * properly so we don't trip over this problem, and then break
 * out of the loop if we hit an error.
 */
  if (rc->stage == MOVE_DATA_EXTENTS && rc->found_file_extent) {
   ret = btrfs_wait_ordered_range(BTRFS_I(rc->data_inode), 0,
             (u64)-1);
   if (ret)
    err = ret;
   invalidate_mapping_pages(rc->data_inode->i_mapping,
       0, -1);
   rc->stage = UPDATE_DATA_PTRS;
  }

  if (err < 0)
   goto out;

  if (rc->extents_found == 0)
   break;

  if (verbose)
   btrfs_info(fs_info, "found %llu extents, stage: %s",
       rc->extents_found,
       stage_to_string(finishes_stage));
 }

 WARN_ON(rc->block_group->pinned > 0);
 WARN_ON(rc->block_group->reserved > 0);
 WARN_ON(rc->block_group->used > 0);
out:
 if (err && rw)
  btrfs_dec_block_group_ro(rc->block_group);
 iput(rc->data_inode);
 reloc_chunk_end(fs_info);
out_put_bg:
 btrfs_put_block_group(bg);
 free_reloc_control(rc);
 return err;
}

static noinline_for_stack int mark_garbage_root(struct btrfs_root *root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 int ret, err;

 trans = btrfs_start_transaction(fs_info->tree_root, 0);
 if (IS_ERR(trans))
  return PTR_ERR(trans);

 memset(&root->root_item.drop_progress, 0,
  sizeof(root->root_item.drop_progress));
 btrfs_set_root_drop_level(&root->root_item, 0);
 btrfs_set_root_refs(&root->root_item, 0);
 ret = btrfs_update_root(trans, fs_info->tree_root,
    &root->root_key, &root->root_item);

 err = btrfs_end_transaction(trans);
 if (err)
  return err;
 return ret;
}

/*
 * recover relocation interrupted by system crash.
 *
 * this function resumes merging reloc trees with corresponding fs trees.
 * this is important for keeping the sharing of tree blocks
 */
int btrfs_recover_relocation(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 LIST_HEAD(reloc_roots);
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_root *fs_root;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct reloc_control *rc = NULL;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 int ret2;
 int ret = 0;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
 path->reada = READA_BACK;

 key.objectid = BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID;
 key.type = BTRFS_ROOT_ITEM_KEY;
 key.offset = (u64)-1;

 while (1) {
  ret = btrfs_search_slot(NULL, fs_info->tree_root, &key,
     path, 0, 0);
  if (ret < 0)
   goto out;
  if (ret > 0) {
   if (path->slots[0] == 0)
    break;
   path->slots[0]--;
  }
  ret = 0;
  leaf = path->nodes[0];
  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  btrfs_release_path(path);

  if (key.objectid != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID ||
      key.type != BTRFS_ROOT_ITEM_KEY)
   break;

  reloc_root = btrfs_read_tree_root(fs_info->tree_root, &key);
  if (IS_ERR(reloc_root)) {
   ret = PTR_ERR(reloc_root);
   goto out;
  }

  set_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &reloc_root->state);
  list_add(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);

  if (btrfs_root_refs(&reloc_root->root_item) > 0) {
   fs_root = btrfs_get_fs_root(fs_info,
     reloc_root->root_key.offset, false);
   if (IS_ERR(fs_root)) {
    ret = PTR_ERR(fs_root);
    if (ret != -ENOENT)
     goto out;
    ret = mark_garbage_root(reloc_root);
    if (ret < 0)
     goto out;
    ret = 0;
   } else {
    btrfs_put_root(fs_root);
   }
  }

  if (key.offset == 0)
   break;

  key.offset--;
 }
 btrfs_release_path(path);

 if (list_empty(&reloc_roots))
  goto out;

 rc = alloc_reloc_control(fs_info);
 if (!rc) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 ret = reloc_chunk_start(fs_info);
 if (ret < 0)
  goto out_end;

 rc->extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, 0);

 set_reloc_control(rc);

 trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto out_unset;
 }

 rc->merge_reloc_tree = true;

 while (!list_empty(&reloc_roots)) {
  reloc_root = list_first_entry(&reloc_roots, struct btrfs_root, root_list);
  list_del(&reloc_root->root_list);

  if (btrfs_root_refs(&reloc_root->root_item) == 0) {
   list_add_tail(&reloc_root->root_list,
          &rc->reloc_roots);
   continue;
  }

  fs_root = btrfs_get_fs_root(fs_info, reloc_root->root_key.offset,
         false);
  if (IS_ERR(fs_root)) {
   ret = PTR_ERR(fs_root);
   list_add_tail(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
   btrfs_end_transaction(trans);
   goto out_unset;
  }

  ret = __add_reloc_root(reloc_root);
  ASSERT(ret != -EEXIST);
  if (ret) {
   list_add_tail(&reloc_root->root_list, &reloc_roots);
   btrfs_put_root(fs_root);
   btrfs_end_transaction(trans);
   goto out_unset;
  }
  fs_root->reloc_root = btrfs_grab_root(reloc_root);
  btrfs_put_root(fs_root);
 }

 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
 if (ret)
  goto out_unset;

 merge_reloc_roots(rc);

 unset_reloc_control(rc);

 trans = btrfs_join_transaction(rc->extent_root);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto out_clean;
 }
 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
out_clean:
 ret2 = clean_dirty_subvols(rc);
 if (ret2 < 0 && !ret)
  ret = ret2;
out_unset:
 unset_reloc_control(rc);
 reloc_chunk_end(fs_info);
out_end:
 free_reloc_control(rc);
out:
 free_reloc_roots(&reloc_roots);

 btrfs_free_path(path);

 if (ret == 0) {
  /* cleanup orphan inode in data relocation tree */
  fs_root = btrfs_grab_root(fs_info->data_reloc_root);
  ASSERT(fs_root);
  ret = btrfs_orphan_cleanup(fs_root);
  btrfs_put_root(fs_root);
 }
 return ret;
}

/*
 * helper to add ordered checksum for data relocation.
 *
 * cloning checksum properly handles the nodatasum extents.
 * it also saves CPU time to re-calculate the checksum.
 */
int btrfs_reloc_clone_csums(struct btrfs_ordered_extent *ordered)
{
 struct btrfs_inode *inode = ordered->inode;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 u64 disk_bytenr = ordered->file_offset + inode->reloc_block_group_start;
 struct btrfs_root *csum_root = btrfs_csum_root(fs_info, disk_bytenr);
 LIST_HEAD(list);
 int ret;

 ret = btrfs_lookup_csums_list(csum_root, disk_bytenr,
          disk_bytenr + ordered->num_bytes - 1,
          &list, false);
 if (ret < 0) {
  btrfs_mark_ordered_extent_error(ordered);
  return ret;
 }

 while (!list_empty(&list)) {
  struct btrfs_ordered_sum *sums =
   list_first_entry(&list, struct btrfs_ordered_sum, list);

  list_del_init(&sums->list);

  /*
 * We need to offset the new_bytenr based on where the csum is.
 * We need to do this because we will read in entire prealloc
 * extents but we may have written to say the middle of the
 * prealloc extent, so we need to make sure the csum goes with
 * the right disk offset.
 *
 * We can do this because the data reloc inode refers strictly
 * to the on disk bytes, so we don't have to worry about
 * disk_len vs real len like with real inodes since it's all
 * disk length.
 */
  sums->logical = ordered->disk_bytenr + sums->logical - disk_bytenr;
  btrfs_add_ordered_sum(ordered, sums);
 }

 return 0;
}

int btrfs_reloc_cow_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root,
     const struct extent_buffer *buf,
     struct extent_buffer *cow)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct reloc_control *rc;
 struct btrfs_backref_node *node;
 int first_cow = 0;
 int level;
 int ret = 0;

 rc = fs_info->reloc_ctl;
 if (!rc)
  return 0;

 BUG_ON(rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS && btrfs_is_data_reloc_root(root));

 level = btrfs_header_level(buf);
 if (btrfs_header_generation(buf) <=
     btrfs_root_last_snapshot(&root->root_item))
  first_cow = 1;

 if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID && rc->create_reloc_tree) {
  WARN_ON(!first_cow && level == 0);

  node = rc->backref_cache.path[level];

  /*
 * If node->bytenr != buf->start and node->new_bytenr !=
 * buf->start then we've got the wrong backref node for what we
 * expected to see here and the cache is incorrect.
 */
  if (unlikely(node->bytenr != buf->start && node->new_bytenr != buf->start)) {
   btrfs_err(fs_info,
"bytenr %llu was found but our backref cache was expecting %llu or %llu",
      buf->start, node->bytenr, node->new_bytenr);
   return -EUCLEAN;
  }

  btrfs_backref_drop_node_buffer(node);
  refcount_inc(&cow->refs);
  node->eb = cow;
  node->new_bytenr = cow->start;

  if (!node->pending) {
   list_move_tail(&node->list,
           &rc->backref_cache.pending[level]);
   node->pending = 1;
  }

  if (first_cow)
   mark_block_processed(rc, node);

  if (first_cow && level > 0)
   rc->nodes_relocated += buf->len;
 }

 if (level == 0 && first_cow && rc->stage == UPDATE_DATA_PTRS)
  ret = replace_file_extents(trans, rc, root, cow);
 return ret;
}

/*
 * called before creating snapshot. it calculates metadata reservation
 * required for relocating tree blocks in the snapshot
 */
void btrfs_reloc_pre_snapshot(struct btrfs_pending_snapshot *pending,
         u64 *bytes_to_reserve)
{
 struct btrfs_root *root = pending->root;
 struct reloc_control *rc = root->fs_info->reloc_ctl;

 if (!rc || !have_reloc_root(root))
  return;

 if (!rc->merge_reloc_tree)
  return;

 root = root->reloc_root;
 BUG_ON(btrfs_root_refs(&root->root_item) == 0);
 /*
 * relocation is in the stage of merging trees. the space
 * used by merging a reloc tree is twice the size of
 * relocated tree nodes in the worst case. half for cowing
 * the reloc tree, half for cowing the fs tree. the space
 * used by cowing the reloc tree will be freed after the
 * tree is dropped. if we create snapshot, cowing the fs
 * tree may use more space than it frees. so we need
 * reserve extra space.
 */
 *bytes_to_reserve += rc->nodes_relocated;
}

/*
 * called after snapshot is created. migrate block reservation
 * and create reloc root for the newly created snapshot
 *
 * This is similar to btrfs_init_reloc_root(), we come out of here with two
 * references held on the reloc_root, one for root->reloc_root and one for
 * rc->reloc_roots.
 */
int btrfs_reloc_post_snapshot(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_pending_snapshot *pending)
{
 struct btrfs_root *root = pending->root;
 struct btrfs_root *reloc_root;
 struct btrfs_root *new_root;
 struct reloc_control *rc = root->fs_info->reloc_ctl;
 int ret;

 if (!rc || !have_reloc_root(root))
  return 0;

 rc = root->fs_info->reloc_ctl;
 rc->merging_rsv_size += rc->nodes_relocated;

 if (rc->merge_reloc_tree) {
  ret = btrfs_block_rsv_migrate(&pending->block_rsv,
           rc->block_rsv,
           rc->nodes_relocated, true);
  if (ret)
   return ret;
 }

 new_root = pending->snap;
 reloc_root = create_reloc_root(trans, root->reloc_root, btrfs_root_id(new_root));
 if (IS_ERR(reloc_root))
  return PTR_ERR(reloc_root);

 ret = __add_reloc_root(reloc_root);
 ASSERT(ret != -EEXIST);
 if (ret) {
  /* Pairs with create_reloc_root */
  btrfs_put_root(reloc_root);
  return ret;
 }
 new_root->reloc_root = btrfs_grab_root(reloc_root);
 return 0;
}

/*
 * Get the current bytenr for the block group which is being relocated.
 *
 * Return U64_MAX if no running relocation.
 */
u64 btrfs_get_reloc_bg_bytenr(const struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 u64 logical = U64_MAX;

 lockdep_assert_held(&fs_info->reloc_mutex);

 if (fs_info->reloc_ctl && fs_info->reloc_ctl->block_group)
  logical = fs_info->reloc_ctl->block_group->start;
 return logical;
}