Quelle  alloc_foreground.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright 2012 Google, Inc.
 *
 * Foreground allocator code: allocate buckets from freelist, and allocate in
 * sector granularity from writepoints.
 *
 * bch2_bucket_alloc() allocates a single bucket from a specific device.
 *
 * bch2_bucket_alloc_set() allocates one or more buckets from different devices
 * in a given filesystem.
 */

#include "bcachefs.h"
#include "alloc_background.h"
#include "alloc_foreground.h"
#include "backpointers.h"
#include "btree_iter.h"
#include "btree_update.h"
#include "btree_gc.h"
#include "buckets.h"
#include "buckets_waiting_for_journal.h"
#include "clock.h"
#include "debug.h"
#include "disk_groups.h"
#include "ec.h"
#include "error.h"
#include "io_write.h"
#include "journal.h"
#include "movinggc.h"
#include "nocow_locking.h"
#include "trace.h"

#include <linux/math64.h>
#include <linux/rculist.h>
#include <linux/rcupdate.h>

static void bch2_trans_mutex_lock_norelock(struct btree_trans *trans,
        struct mutex *lock)
{
 if (!mutex_trylock(lock)) {
  bch2_trans_unlock(trans);
  mutex_lock(lock);
 }
}

const char * const bch2_watermarks[] = {
#define x(t) #t,
 BCH_WATERMARKS()
#undef x
 NULL
};

/*
 * Open buckets represent a bucket that's currently being allocated from.  They
 * serve two purposes:
 *
 *  - They track buckets that have been partially allocated, allowing for
 *    sub-bucket sized allocations - they're used by the sector allocator below
 *
 *  - They provide a reference to the buckets they own that mark and sweep GC
 *    can find, until the new allocation has a pointer to it inserted into the
 *    btree
 *
 * When allocating some space with the sector allocator, the allocation comes
 * with a reference to an open bucket - the caller is required to put that
 * reference _after_ doing the index update that makes its allocation reachable.
 */

void bch2_reset_alloc_cursors(struct bch_fs *c)
{
 guard(rcu)();
 for_each_member_device_rcu(c, ca, NULL)
  memset(ca->alloc_cursor, 0, sizeof(ca->alloc_cursor));
}

static void bch2_open_bucket_hash_add(struct bch_fs *c, struct open_bucket *ob)
{
 open_bucket_idx_t idx = ob - c->open_buckets;
 open_bucket_idx_t *slot = open_bucket_hashslot(c, ob->dev, ob->bucket);

 ob->hash = *slot;
 *slot = idx;
}

static void bch2_open_bucket_hash_remove(struct bch_fs *c, struct open_bucket *ob)
{
 open_bucket_idx_t idx = ob - c->open_buckets;
 open_bucket_idx_t *slot = open_bucket_hashslot(c, ob->dev, ob->bucket);

 while (*slot != idx) {
  BUG_ON(!*slot);
  slot = &c->open_buckets[*slot].hash;
 }

 *slot = ob->hash;
 ob->hash = 0;
}

void __bch2_open_bucket_put(struct bch_fs *c, struct open_bucket *ob)
{
 struct bch_dev *ca = ob_dev(c, ob);

 if (ob->ec) {
  ec_stripe_new_put(c, ob->ec, STRIPE_REF_io);
  return;
 }

 spin_lock(&ob->lock);
 ob->valid = false;
 ob->data_type = 0;
 spin_unlock(&ob->lock);

 spin_lock(&c->freelist_lock);
 bch2_open_bucket_hash_remove(c, ob);

 ob->freelist = c->open_buckets_freelist;
 c->open_buckets_freelist = ob - c->open_buckets;

 c->open_buckets_nr_free++;
 ca->nr_open_buckets--;
 spin_unlock(&c->freelist_lock);

 closure_wake_up(&c->open_buckets_wait);
}

void bch2_open_bucket_write_error(struct bch_fs *c,
      struct open_buckets *obs,
      unsigned dev, int err)
{
 struct open_bucket *ob;
 unsigned i;

 open_bucket_for_each(c, obs, ob, i)
  if (ob->dev == dev && ob->ec)
   bch2_ec_bucket_cancel(c, ob, err);
}

static struct open_bucket *bch2_open_bucket_alloc(struct bch_fs *c)
{
 struct open_bucket *ob;

 BUG_ON(!c->open_buckets_freelist || !c->open_buckets_nr_free);

 ob = c->open_buckets + c->open_buckets_freelist;
 c->open_buckets_freelist = ob->freelist;
 atomic_set(&ob->pin, 1);
 ob->data_type = 0;

 c->open_buckets_nr_free--;
 return ob;
}

static inline bool is_superblock_bucket(struct bch_fs *c, struct bch_dev *ca, u64 b)
{
 if (c->recovery.passes_complete & BIT_ULL(BCH_RECOVERY_PASS_trans_mark_dev_sbs))
  return false;

 return bch2_is_superblock_bucket(ca, b);
}

static void open_bucket_free_unused(struct bch_fs *c, struct open_bucket *ob)
{
 BUG_ON(c->open_buckets_partial_nr >=
        ARRAY_SIZE(c->open_buckets_partial));

 spin_lock(&c->freelist_lock);
 scoped_guard(rcu)
  bch2_dev_rcu(c, ob->dev)->nr_partial_buckets++;

 ob->on_partial_list = true;
 c->open_buckets_partial[c->open_buckets_partial_nr++] =
  ob - c->open_buckets;
 spin_unlock(&c->freelist_lock);

 closure_wake_up(&c->open_buckets_wait);
 closure_wake_up(&c->freelist_wait);
}

static inline bool may_alloc_bucket(struct bch_fs *c,
        struct alloc_request *req,
        struct bpos bucket)
{
 if (bch2_bucket_is_open(c, bucket.inode, bucket.offset)) {
  req->counters.skipped_open++;
  return false;
 }

 u64 journal_seq_ready =
  bch2_bucket_journal_seq_ready(&c->buckets_waiting_for_journal,
           bucket.inode, bucket.offset);
 if (journal_seq_ready > c->journal.flushed_seq_ondisk) {
  if (journal_seq_ready > c->journal.flushing_seq)
   req->counters.need_journal_commit++;
  req->counters.skipped_need_journal_commit++;
  return false;
 }

 if (bch2_bucket_nocow_is_locked(&c->nocow_locks, bucket)) {
  req->counters.skipped_nocow++;
  return false;
 }

 return true;
}

static struct open_bucket *__try_alloc_bucket(struct bch_fs *c,
           struct alloc_request *req,
           u64 bucket, u8 gen,
           struct closure *cl)
{
 struct bch_dev *ca = req->ca;

 if (unlikely(is_superblock_bucket(c, ca, bucket)))
  return NULL;

 if (unlikely(ca->buckets_nouse && test_bit(bucket, ca->buckets_nouse))) {
  req->counters.skipped_nouse++;
  return NULL;
 }

 spin_lock(&c->freelist_lock);

 if (unlikely(c->open_buckets_nr_free <= bch2_open_buckets_reserved(req->watermark))) {
  if (cl)
   closure_wait(&c->open_buckets_wait, cl);

  track_event_change(&c->times[BCH_TIME_blocked_allocate_open_bucket], true);
  spin_unlock(&c->freelist_lock);
  return ERR_PTR(bch_err_throw(c, open_buckets_empty));
 }

 /* Recheck under lock: */
 if (bch2_bucket_is_open(c, ca->dev_idx, bucket)) {
  spin_unlock(&c->freelist_lock);
  req->counters.skipped_open++;
  return NULL;
 }

 struct open_bucket *ob = bch2_open_bucket_alloc(c);

 spin_lock(&ob->lock);
 ob->valid = true;
 ob->sectors_free = ca->mi.bucket_size;
 ob->dev  = ca->dev_idx;
 ob->gen  = gen;
 ob->bucket = bucket;
 spin_unlock(&ob->lock);

 ca->nr_open_buckets++;
 bch2_open_bucket_hash_add(c, ob);

 track_event_change(&c->times[BCH_TIME_blocked_allocate_open_bucket], false);
 track_event_change(&c->times[BCH_TIME_blocked_allocate], false);

 spin_unlock(&c->freelist_lock);
 return ob;
}

static struct open_bucket *try_alloc_bucket(struct btree_trans *trans,
         struct alloc_request *req,
         struct btree_iter *freespace_iter,
         struct closure *cl)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 u64 b = freespace_iter->pos.offset & ~(~0ULL << 56);

 if (!may_alloc_bucket(c, req, POS(req->ca->dev_idx, b)))
  return NULL;

 u8 gen;
 int ret = bch2_check_discard_freespace_key(trans, freespace_iter, &gen, true);
 if (ret < 0)
  return ERR_PTR(ret);
 if (ret)
  return NULL;

 return __try_alloc_bucket(c, req, b, gen, cl);
}

/*
 * This path is for before the freespace btree is initialized:
 */
static noinline struct open_bucket *
bch2_bucket_alloc_early(struct btree_trans *trans,
   struct alloc_request *req,
   struct closure *cl)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 struct bch_dev *ca = req->ca;
 struct btree_iter iter, citer;
 struct bkey_s_c k, ck;
 struct open_bucket *ob = NULL;
 u64 first_bucket = ca->mi.first_bucket;
 u64 *dev_alloc_cursor = &ca->alloc_cursor[req->btree_bitmap];
 u64 alloc_start = max(first_bucket, *dev_alloc_cursor);
 u64 alloc_cursor = alloc_start;
 int ret;

 /*
 * Scan with an uncached iterator to avoid polluting the key cache. An
 * uncached iter will return a cached key if one exists, but if not
 * there is no other underlying protection for the associated key cache
 * slot. To avoid racing bucket allocations, look up the cached key slot
 * of any likely allocation candidate before attempting to proceed with
 * the allocation. This provides proper exclusion on the associated
 * bucket.
 */
again:
 for_each_btree_key_norestart(trans, iter, BTREE_ID_alloc, POS(ca->dev_idx, alloc_cursor),
      BTREE_ITER_slots, k, ret) {
  u64 bucket = k.k->p.offset;

  if (bkey_ge(k.k->p, POS(ca->dev_idx, ca->mi.nbuckets)))
   break;

  if (req->btree_bitmap != BTREE_BITMAP_ANY &&
      req->btree_bitmap != bch2_dev_btree_bitmap_marked_sectors(ca,
    bucket_to_sector(ca, bucket), ca->mi.bucket_size)) {
   if (req->btree_bitmap == BTREE_BITMAP_YES &&
       bucket_to_sector(ca, bucket) > 64ULL << ca->mi.btree_bitmap_shift)
    break;

   bucket = sector_to_bucket(ca,
     round_up(bucket_to_sector(ca, bucket) + 1,
       1ULL << ca->mi.btree_bitmap_shift));
   bch2_btree_iter_set_pos(trans, &iter, POS(ca->dev_idx, bucket));
   req->counters.buckets_seen++;
   req->counters.skipped_mi_btree_bitmap++;
   continue;
  }

  struct bch_alloc_v4 a_convert;
  const struct bch_alloc_v4 *a = bch2_alloc_to_v4(k, &a_convert);
  if (a->data_type != BCH_DATA_free)
   continue;

  /* now check the cached key to serialize concurrent allocs of the bucket */
  ck = bch2_bkey_get_iter(trans, &citer, BTREE_ID_alloc, k.k->p, BTREE_ITER_cached);
  ret = bkey_err(ck);
  if (ret)
   break;

  a = bch2_alloc_to_v4(ck, &a_convert);
  if (a->data_type != BCH_DATA_free)
   goto next;

  req->counters.buckets_seen++;

  ob = may_alloc_bucket(c, req, k.k->p)
   ? __try_alloc_bucket(c, req, k.k->p.offset, a->gen, cl)
   : NULL;
next:
  bch2_set_btree_iter_dontneed(trans, &citer);
  bch2_trans_iter_exit(trans, &citer);
  if (ob)
   break;
 }
 bch2_trans_iter_exit(trans, &iter);

 alloc_cursor = iter.pos.offset;

 if (!ob && ret)
  ob = ERR_PTR(ret);

 if (!ob && alloc_start > first_bucket) {
  alloc_cursor = alloc_start = first_bucket;
  goto again;
 }

 *dev_alloc_cursor = alloc_cursor;

 return ob;
}

static struct open_bucket *bch2_bucket_alloc_freelist(struct btree_trans *trans,
            struct alloc_request *req,
            struct closure *cl)
{
 struct bch_dev *ca = req->ca;
 struct btree_iter iter;
 struct bkey_s_c k;
 struct open_bucket *ob = NULL;
 u64 *dev_alloc_cursor = &ca->alloc_cursor[req->btree_bitmap];
 u64 alloc_start = max_t(u64, ca->mi.first_bucket, READ_ONCE(*dev_alloc_cursor));
 u64 alloc_cursor = alloc_start;
 int ret;
again:
 for_each_btree_key_max_norestart(trans, iter, BTREE_ID_freespace,
      POS(ca->dev_idx, alloc_cursor),
      POS(ca->dev_idx, U64_MAX),
      0, k, ret) {
  /*
 * peek normally dosen't trim extents - they can span iter.pos,
 * which is not what we want here:
 */
  iter.k.size = iter.k.p.offset - iter.pos.offset;

  while (iter.k.size) {
   req->counters.buckets_seen++;

   u64 bucket = iter.pos.offset & ~(~0ULL << 56);
   if (req->btree_bitmap != BTREE_BITMAP_ANY &&
       req->btree_bitmap != bch2_dev_btree_bitmap_marked_sectors(ca,
     bucket_to_sector(ca, bucket), ca->mi.bucket_size)) {
    if (req->btree_bitmap == BTREE_BITMAP_YES &&
        bucket_to_sector(ca, bucket) > 64ULL << ca->mi.btree_bitmap_shift)
     goto fail;

    bucket = sector_to_bucket(ca,
      round_up(bucket_to_sector(ca, bucket + 1),
        1ULL << ca->mi.btree_bitmap_shift));
    alloc_cursor = bucket|(iter.pos.offset & (~0ULL << 56));

    bch2_btree_iter_set_pos(trans, &iter, POS(ca->dev_idx, alloc_cursor));
    req->counters.skipped_mi_btree_bitmap++;
    goto next;
   }

   ob = try_alloc_bucket(trans, req, &iter, cl);
   if (ob) {
    if (!IS_ERR(ob))
     *dev_alloc_cursor = iter.pos.offset;
    bch2_set_btree_iter_dontneed(trans, &iter);
    break;
   }

   iter.k.size--;
   iter.pos.offset++;
  }
next:
  if (ob || ret)
   break;
 }
fail:
 bch2_trans_iter_exit(trans, &iter);

 BUG_ON(ob && ret);

 if (ret)
  ob = ERR_PTR(ret);

 if (!ob && alloc_start > ca->mi.first_bucket) {
  alloc_cursor = alloc_start = ca->mi.first_bucket;
  goto again;
 }

 return ob;
}

static noinline void trace_bucket_alloc2(struct bch_fs *c,
      struct alloc_request *req,
      struct closure *cl,
      struct open_bucket *ob)
{
 struct printbuf buf = PRINTBUF;

 printbuf_tabstop_push(&buf, 24);

 prt_printf(&buf, "dev\t%s (%u)\n", req->ca->name, req->ca->dev_idx);
 prt_printf(&buf, "watermark\t%s\n", bch2_watermarks[req->watermark]);
 prt_printf(&buf, "data type\t%s\n", __bch2_data_types[req->data_type]);
 prt_printf(&buf, "blocking\t%u\n", cl != NULL);
 prt_printf(&buf, "free\t%llu\n", req->usage.buckets[BCH_DATA_free]);
 prt_printf(&buf, "avail\t%llu\n", dev_buckets_free(req->ca, req->usage, req->watermark));
 prt_printf(&buf, "copygc_wait\t%llu/%lli\n",
     bch2_copygc_wait_amount(c),
     c->copygc_wait - atomic64_read(&c->io_clock[WRITE].now));
 prt_printf(&buf, "seen\t%llu\n", req->counters.buckets_seen);
 prt_printf(&buf, "open\t%llu\n", req->counters.skipped_open);
 prt_printf(&buf, "need journal commit\t%llu\n", req->counters.skipped_need_journal_commit);
 prt_printf(&buf, "nocow\t%llu\n", req->counters.skipped_nocow);
 prt_printf(&buf, "nouse\t%llu\n", req->counters.skipped_nouse);
 prt_printf(&buf, "mi_btree_bitmap\t%llu\n", req->counters.skipped_mi_btree_bitmap);

 if (!IS_ERR(ob)) {
  prt_printf(&buf, "allocated\t%llu\n", ob->bucket);
  trace_bucket_alloc(c, buf.buf);
 } else {
  prt_printf(&buf, "err\t%s\n", bch2_err_str(PTR_ERR(ob)));
  trace_bucket_alloc_fail(c, buf.buf);
 }

 printbuf_exit(&buf);
}

/**
 * bch2_bucket_alloc_trans - allocate a single bucket from a specific device
 * @trans: transaction object
 * @req: state for the entire allocation
 * @cl: if not NULL, closure to be used to wait if buckets not available
 * @nowait: if true, do not wait for buckets to become available
 *
 * Returns: an open_bucket on success, or an ERR_PTR() on failure.
 */
static struct open_bucket *bch2_bucket_alloc_trans(struct btree_trans *trans,
         struct alloc_request *req,
         struct closure *cl,
         bool nowait)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 struct bch_dev *ca = req->ca;
 struct open_bucket *ob = NULL;
 bool freespace = READ_ONCE(ca->mi.freespace_initialized);
 u64 avail;
 bool waiting = nowait;

 req->btree_bitmap = req->data_type == BCH_DATA_btree;
 memset(&req->counters, 0, sizeof(req->counters));
again:
 bch2_dev_usage_read_fast(ca, &req->usage);
 avail = dev_buckets_free(ca, req->usage, req->watermark);

 if (req->usage.buckets[BCH_DATA_need_discard] >
     min(avail, ca->mi.nbuckets >> 7))
  bch2_dev_do_discards(ca);

 if (req->usage.buckets[BCH_DATA_need_gc_gens] > avail)
  bch2_gc_gens_async(c);

 if (should_invalidate_buckets(ca, req->usage))
  bch2_dev_do_invalidates(ca);

 if (!avail) {
  if (req->watermark > BCH_WATERMARK_normal &&
      c->recovery.pass_done < BCH_RECOVERY_PASS_check_allocations)
   goto alloc;

  if (cl && !waiting) {
   closure_wait(&c->freelist_wait, cl);
   waiting = true;
   goto again;
  }

  track_event_change(&c->times[BCH_TIME_blocked_allocate], true);

  ob = ERR_PTR(bch_err_throw(c, freelist_empty));
  goto err;
 }

 if (waiting)
  closure_wake_up(&c->freelist_wait);
alloc:
 ob = likely(freespace)
  ? bch2_bucket_alloc_freelist(trans, req, cl)
  : bch2_bucket_alloc_early(trans, req, cl);

 if (req->counters.need_journal_commit * 2 > avail)
  bch2_journal_flush_async(&c->journal, NULL);

 if (!ob && req->btree_bitmap != BTREE_BITMAP_ANY) {
  req->btree_bitmap = BTREE_BITMAP_ANY;
  goto alloc;
 }

 if (!ob && freespace && c->recovery.pass_done < BCH_RECOVERY_PASS_check_alloc_info) {
  freespace = false;
  goto alloc;
 }
err:
 if (!ob)
  ob = ERR_PTR(bch_err_throw(c, no_buckets_found));

 if (!IS_ERR(ob))
  ob->data_type = req->data_type;

 if (!IS_ERR(ob))
  count_event(c, bucket_alloc);
 else if (!bch2_err_matches(PTR_ERR(ob), BCH_ERR_transaction_restart))
  count_event(c, bucket_alloc_fail);

 if (!IS_ERR(ob)
     ? trace_bucket_alloc_enabled()
     : trace_bucket_alloc_fail_enabled())
  trace_bucket_alloc2(c, req, cl, ob);

 return ob;
}

struct open_bucket *bch2_bucket_alloc(struct bch_fs *c, struct bch_dev *ca,
          enum bch_watermark watermark,
          enum bch_data_type data_type,
          struct closure *cl)
{
 struct open_bucket *ob;
 struct alloc_request req = {
  .watermark = watermark,
  .data_type = data_type,
  .ca  = ca,
 };

 bch2_trans_do(c,
  PTR_ERR_OR_ZERO(ob = bch2_bucket_alloc_trans(trans, &req, cl, false)));
 return ob;
}

static int __dev_stripe_cmp(struct dev_stripe_state *stripe,
       unsigned l, unsigned r)
{
 return cmp_int(stripe->next_alloc[l], stripe->next_alloc[r]);
}

#define dev_stripe_cmp(l, r) __dev_stripe_cmp(stripe, l, r)

void bch2_dev_alloc_list(struct bch_fs *c,
    struct dev_stripe_state *stripe,
    struct bch_devs_mask *devs,
    struct dev_alloc_list *ret)
{
 ret->nr = 0;

 unsigned i;
 for_each_set_bit(i, devs->d, BCH_SB_MEMBERS_MAX)
  ret->data[ret->nr++] = i;

 bubble_sort(ret->data, ret->nr, dev_stripe_cmp);
}

static const u64 stripe_clock_hand_rescale = 1ULL << 62; /* trigger rescale at */
static const u64 stripe_clock_hand_max  = 1ULL << 56; /* max after rescale */
static const u64 stripe_clock_hand_inv  = 1ULL << 52; /* max increment, if a device is empty */

static noinline void bch2_stripe_state_rescale(struct dev_stripe_state *stripe)
{
 /*
 * Avoid underflowing clock hands if at all possible, if clock hands go
 * to 0 then we lose information - clock hands can be in a wide range if
 * we have devices we rarely try to allocate from, if we generally
 * allocate from a specified target but only sometimes have to fall back
 * to the whole filesystem.
 */
 u64 scale_max = U64_MAX; /* maximum we can subtract without underflow */
 u64 scale_min = 0;  /* minumum we must subtract to avoid overflow */

 for (u64 *v = stripe->next_alloc;
      v < stripe->next_alloc + ARRAY_SIZE(stripe->next_alloc); v++) {
  if (*v)
   scale_max = min(scale_max, *v);
  if (*v > stripe_clock_hand_max)
   scale_min = max(scale_min, *v - stripe_clock_hand_max);
 }

 u64 scale = max(scale_min, scale_max);

 for (u64 *v = stripe->next_alloc;
      v < stripe->next_alloc + ARRAY_SIZE(stripe->next_alloc); v++)
  *v = *v < scale ? 0 : *v - scale;
}

static inline void bch2_dev_stripe_increment_inlined(struct bch_dev *ca,
          struct dev_stripe_state *stripe,
          struct bch_dev_usage *usage)
{
 /*
 * Stripe state has a per device clock hand: we allocate from the device
 * with the smallest clock hand.
 *
 * When we allocate, we don't do a simple increment; we add the inverse
 * of the device's free space. This results in round robin behavior that
 * biases in favor of the device(s) with more free space.
 */

 u64 *v = stripe->next_alloc + ca->dev_idx;
 u64 free_space = __dev_buckets_available(ca, *usage, BCH_WATERMARK_normal);
 u64 free_space_inv = free_space
  ? div64_u64(stripe_clock_hand_inv, free_space)
  : stripe_clock_hand_inv;

 /* Saturating add, avoid overflow: */
 u64 sum = *v + free_space_inv;
 *v = sum >= *v ? sum : U64_MAX;

 if (unlikely(*v > stripe_clock_hand_rescale))
  bch2_stripe_state_rescale(stripe);
}

void bch2_dev_stripe_increment(struct bch_dev *ca,
          struct dev_stripe_state *stripe)
{
 struct bch_dev_usage usage;

 bch2_dev_usage_read_fast(ca, &usage);
 bch2_dev_stripe_increment_inlined(ca, stripe, &usage);
}

static int add_new_bucket(struct bch_fs *c,
     struct alloc_request *req,
     struct open_bucket *ob)
{
 unsigned durability = ob_dev(c, ob)->mi.durability;

 BUG_ON(req->nr_effective >= req->nr_replicas);

 __clear_bit(ob->dev, req->devs_may_alloc.d);
 req->nr_effective += durability;
 req->have_cache |= !durability;

 ob_push(c, &req->ptrs, ob);

 if (req->nr_effective >= req->nr_replicas)
  return 1;
 if (ob->ec)
  return 1;
 return 0;
}

inline int bch2_bucket_alloc_set_trans(struct btree_trans *trans,
           struct alloc_request *req,
           struct dev_stripe_state *stripe,
           struct closure *cl)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 int ret = 0;

 BUG_ON(req->nr_effective >= req->nr_replicas);

 bch2_dev_alloc_list(c, stripe, &req->devs_may_alloc, &req->devs_sorted);

 darray_for_each(req->devs_sorted, i) {
  req->ca = bch2_dev_tryget_noerror(c, *i);
  if (!req->ca)
   continue;

  if (!req->ca->mi.durability && req->have_cache) {
   bch2_dev_put(req->ca);
   continue;
  }

  struct open_bucket *ob = bch2_bucket_alloc_trans(trans, req, cl,
       req->flags & BCH_WRITE_alloc_nowait);
  if (!IS_ERR(ob))
   bch2_dev_stripe_increment_inlined(req->ca, stripe, &req->usage);
  bch2_dev_put(req->ca);

  if (IS_ERR(ob)) {
   ret = PTR_ERR(ob);
   if (bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_transaction_restart) || cl)
    break;
   continue;
  }

  ret = add_new_bucket(c, req, ob);
  if (ret)
   break;
 }

 if (ret == 1)
  return 0;
 if (ret)
  return ret;
 return bch_err_throw(c, insufficient_devices);
}

/* Allocate from stripes: */

/*
 * if we can't allocate a new stripe because there are already too many
 * partially filled stripes, force allocating from an existing stripe even when
 * it's to a device we don't want:
 */

static int bucket_alloc_from_stripe(struct btree_trans *trans,
        struct alloc_request *req,
        struct closure *cl)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 int ret = 0;

 if (req->nr_replicas < 2)
  return 0;

 if (ec_open_bucket(c, &req->ptrs))
  return 0;

 struct ec_stripe_head *h =
  bch2_ec_stripe_head_get(trans, req, 0, cl);
 if (IS_ERR(h))
  return PTR_ERR(h);
 if (!h)
  return 0;

 bch2_dev_alloc_list(c, &req->wp->stripe, &req->devs_may_alloc, &req->devs_sorted);

 darray_for_each(req->devs_sorted, i)
  for (unsigned ec_idx = 0; ec_idx < h->s->nr_data; ec_idx++) {
   if (!h->s->blocks[ec_idx])
    continue;

   struct open_bucket *ob = c->open_buckets + h->s->blocks[ec_idx];
   if (ob->dev == *i && !test_and_set_bit(ec_idx, h->s->blocks_allocated)) {
    ob->ec_idx = ec_idx;
    ob->ec  = h->s;
    ec_stripe_new_get(h->s, STRIPE_REF_io);

    ret = add_new_bucket(c, req, ob);
    goto out;
   }
  }
out:
 bch2_ec_stripe_head_put(c, h);
 return ret;
}

/* Sector allocator */

static bool want_bucket(struct bch_fs *c,
   struct alloc_request *req,
   struct open_bucket *ob)
{
 struct bch_dev *ca = ob_dev(c, ob);

 if (!test_bit(ob->dev, req->devs_may_alloc.d))
  return false;

 if (ob->data_type != req->wp->data_type)
  return false;

 if (!ca->mi.durability &&
     (req->wp->data_type == BCH_DATA_btree || req->ec || req->have_cache))
  return false;

 if (req->ec != (ob->ec != NULL))
  return false;

 return true;
}

static int bucket_alloc_set_writepoint(struct bch_fs *c,
           struct alloc_request *req)
{
 struct open_bucket *ob;
 unsigned i;
 int ret = 0;

 req->scratch_ptrs.nr = 0;

 open_bucket_for_each(c, &req->wp->ptrs, ob, i) {
  if (!ret && want_bucket(c, req, ob))
   ret = add_new_bucket(c, req, ob);
  else
   ob_push(c, &req->scratch_ptrs, ob);
 }
 req->wp->ptrs = req->scratch_ptrs;

 return ret;
}

static int bucket_alloc_set_partial(struct bch_fs *c,
        struct alloc_request *req)
{
 int i, ret = 0;

 if (!c->open_buckets_partial_nr)
  return 0;

 spin_lock(&c->freelist_lock);

 if (!c->open_buckets_partial_nr)
  goto unlock;

 for (i = c->open_buckets_partial_nr - 1; i >= 0; --i) {
  struct open_bucket *ob = c->open_buckets + c->open_buckets_partial[i];

  if (want_bucket(c, req, ob)) {
   struct bch_dev *ca = ob_dev(c, ob);
   u64 avail;

   bch2_dev_usage_read_fast(ca, &req->usage);
   avail = dev_buckets_free(ca, req->usage, req->watermark) + ca->nr_partial_buckets;
   if (!avail)
    continue;

   array_remove_item(c->open_buckets_partial,
       c->open_buckets_partial_nr,
       i);
   ob->on_partial_list = false;

   scoped_guard(rcu)
    bch2_dev_rcu(c, ob->dev)->nr_partial_buckets--;

   ret = add_new_bucket(c, req, ob);
   if (ret)
    break;
  }
 }
unlock:
 spin_unlock(&c->freelist_lock);
 return ret;
}

static int __open_bucket_add_buckets(struct btree_trans *trans,
         struct alloc_request *req,
         struct closure *_cl)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 struct open_bucket *ob;
 struct closure *cl = NULL;
 unsigned i;
 int ret;

 req->devs_may_alloc = target_rw_devs(c, req->wp->data_type, req->target);

 /* Don't allocate from devices we already have pointers to: */
 darray_for_each(*req->devs_have, i)
  __clear_bit(*i, req->devs_may_alloc.d);

 open_bucket_for_each(c, &req->ptrs, ob, i)
  __clear_bit(ob->dev, req->devs_may_alloc.d);

 ret = bucket_alloc_set_writepoint(c, req);
 if (ret)
  return ret;

 ret = bucket_alloc_set_partial(c, req);
 if (ret)
  return ret;

 if (req->ec) {
  ret = bucket_alloc_from_stripe(trans, req, _cl);
 } else {
retry_blocking:
  /*
 * Try nonblocking first, so that if one device is full we'll try from
 * other devices:
 */
  ret = bch2_bucket_alloc_set_trans(trans, req, &req->wp->stripe, cl);
  if (ret &&
      !bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_transaction_restart) &&
      !bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_insufficient_devices) &&
      !cl && _cl) {
   cl = _cl;
   goto retry_blocking;
  }
 }

 return ret;
}

static int open_bucket_add_buckets(struct btree_trans *trans,
       struct alloc_request *req,
       struct closure *cl)
{
 int ret;

 if (req->ec && !ec_open_bucket(trans->c, &req->ptrs)) {
  ret = __open_bucket_add_buckets(trans, req, cl);
  if (bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_transaction_restart) ||
      bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_operation_blocked) ||
      bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_freelist_empty) ||
      bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_open_buckets_empty))
   return ret;
  if (req->nr_effective >= req->nr_replicas)
   return 0;
 }

 bool ec = false;
 swap(ec, req->ec);
 ret = __open_bucket_add_buckets(trans, req, cl);
 swap(ec, req->ec);

 return ret < 0 ? ret : 0;
}

/**
 * should_drop_bucket - check if this is open_bucket should go away
 * @ob: open_bucket to predicate on
 * @c: filesystem handle
 * @ca: if set, we're killing buckets for a particular device
 * @ec: if true, we're shutting down erasure coding and killing all ec
 * open_buckets
 * otherwise, return true
 * Returns: true if we should kill this open_bucket
 *
 * We're killing open_buckets because we're shutting down a device, erasure
 * coding, or the entire filesystem - check if this open_bucket matches:
 */
static bool should_drop_bucket(struct open_bucket *ob, struct bch_fs *c,
          struct bch_dev *ca, bool ec)
{
 if (ec) {
  return ob->ec != NULL;
 } else if (ca) {
  bool drop = ob->dev == ca->dev_idx;
  struct open_bucket *ob2;
  unsigned i;

  if (!drop && ob->ec) {
   unsigned nr_blocks;

   mutex_lock(&ob->ec->lock);
   nr_blocks = bkey_i_to_stripe(&ob->ec->new_stripe.key)->v.nr_blocks;

   for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
    if (!ob->ec->blocks[i])
     continue;

    ob2 = c->open_buckets + ob->ec->blocks[i];
    drop |= ob2->dev == ca->dev_idx;
   }
   mutex_unlock(&ob->ec->lock);
  }

  return drop;
 } else {
  return true;
 }
}

static void bch2_writepoint_stop(struct bch_fs *c, struct bch_dev *ca,
     bool ec, struct write_point *wp)
{
 struct open_buckets ptrs = { .nr = 0 };
 struct open_bucket *ob;
 unsigned i;

 mutex_lock(&wp->lock);
 open_bucket_for_each(c, &wp->ptrs, ob, i)
  if (should_drop_bucket(ob, c, ca, ec))
   bch2_open_bucket_put(c, ob);
  else
   ob_push(c, &ptrs, ob);
 wp->ptrs = ptrs;
 mutex_unlock(&wp->lock);
}

void bch2_open_buckets_stop(struct bch_fs *c, struct bch_dev *ca,
       bool ec)
{
 unsigned i;

 /* Next, close write points that point to this device... */
 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(c->write_points); i++)
  bch2_writepoint_stop(c, ca, ec, &c->write_points[i]);

 bch2_writepoint_stop(c, ca, ec, &c->copygc_write_point);
 bch2_writepoint_stop(c, ca, ec, &c->rebalance_write_point);
 bch2_writepoint_stop(c, ca, ec, &c->btree_write_point);

 mutex_lock(&c->btree_reserve_cache_lock);
 while (c->btree_reserve_cache_nr) {
  struct btree_alloc *a =
   &c->btree_reserve_cache[--c->btree_reserve_cache_nr];

  bch2_open_buckets_put(c, &a->ob);
 }
 mutex_unlock(&c->btree_reserve_cache_lock);

 spin_lock(&c->freelist_lock);
 i = 0;
 while (i < c->open_buckets_partial_nr) {
  struct open_bucket *ob =
   c->open_buckets + c->open_buckets_partial[i];

  if (should_drop_bucket(ob, c, ca, ec)) {
   --c->open_buckets_partial_nr;
   swap(c->open_buckets_partial[i],
        c->open_buckets_partial[c->open_buckets_partial_nr]);

   ob->on_partial_list = false;

   scoped_guard(rcu)
    bch2_dev_rcu(c, ob->dev)->nr_partial_buckets--;

   spin_unlock(&c->freelist_lock);
   bch2_open_bucket_put(c, ob);
   spin_lock(&c->freelist_lock);
  } else {
   i++;
  }
 }
 spin_unlock(&c->freelist_lock);

 bch2_ec_stop_dev(c, ca);
}

static inline struct hlist_head *writepoint_hash(struct bch_fs *c,
       unsigned long write_point)
{
 unsigned hash =
  hash_long(write_point, ilog2(ARRAY_SIZE(c->write_points_hash)));

 return &c->write_points_hash[hash];
}

static struct write_point *__writepoint_find(struct hlist_head *head,
          unsigned long write_point)
{
 struct write_point *wp;

 guard(rcu)();
 hlist_for_each_entry_rcu(wp, head, node)
  if (wp->write_point == write_point)
   return wp;
 return NULL;
}

static inline bool too_many_writepoints(struct bch_fs *c, unsigned factor)
{
 u64 stranded = c->write_points_nr * c->bucket_size_max;
 u64 free = bch2_fs_usage_read_short(c).free;

 return stranded * factor > free;
}

static noinline bool try_increase_writepoints(struct bch_fs *c)
{
 struct write_point *wp;

 if (c->write_points_nr == ARRAY_SIZE(c->write_points) ||
     too_many_writepoints(c, 32))
  return false;

 wp = c->write_points + c->write_points_nr++;
 hlist_add_head_rcu(&wp->node, writepoint_hash(c, wp->write_point));
 return true;
}

static noinline bool try_decrease_writepoints(struct btree_trans *trans, unsigned old_nr)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 struct write_point *wp;
 struct open_bucket *ob;
 unsigned i;

 mutex_lock(&c->write_points_hash_lock);
 if (c->write_points_nr < old_nr) {
  mutex_unlock(&c->write_points_hash_lock);
  return true;
 }

 if (c->write_points_nr == 1 ||
     !too_many_writepoints(c, 8)) {
  mutex_unlock(&c->write_points_hash_lock);
  return false;
 }

 wp = c->write_points + --c->write_points_nr;

 hlist_del_rcu(&wp->node);
 mutex_unlock(&c->write_points_hash_lock);

 bch2_trans_mutex_lock_norelock(trans, &wp->lock);
 open_bucket_for_each(c, &wp->ptrs, ob, i)
  open_bucket_free_unused(c, ob);
 wp->ptrs.nr = 0;
 mutex_unlock(&wp->lock);
 return true;
}

static struct write_point *writepoint_find(struct btree_trans *trans,
        unsigned long write_point)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 struct write_point *wp, *oldest;
 struct hlist_head *head;

 if (!(write_point & 1UL)) {
  wp = (struct write_point *) write_point;
  bch2_trans_mutex_lock_norelock(trans, &wp->lock);
  return wp;
 }

 head = writepoint_hash(c, write_point);
restart_find:
 wp = __writepoint_find(head, write_point);
 if (wp) {
lock_wp:
  bch2_trans_mutex_lock_norelock(trans, &wp->lock);
  if (wp->write_point == write_point)
   goto out;
  mutex_unlock(&wp->lock);
  goto restart_find;
 }
restart_find_oldest:
 oldest = NULL;
 for (wp = c->write_points;
      wp < c->write_points + c->write_points_nr; wp++)
  if (!oldest || time_before64(wp->last_used, oldest->last_used))
   oldest = wp;

 bch2_trans_mutex_lock_norelock(trans, &oldest->lock);
 bch2_trans_mutex_lock_norelock(trans, &c->write_points_hash_lock);
 if (oldest >= c->write_points + c->write_points_nr ||
     try_increase_writepoints(c)) {
  mutex_unlock(&c->write_points_hash_lock);
  mutex_unlock(&oldest->lock);
  goto restart_find_oldest;
 }

 wp = __writepoint_find(head, write_point);
 if (wp && wp != oldest) {
  mutex_unlock(&c->write_points_hash_lock);
  mutex_unlock(&oldest->lock);
  goto lock_wp;
 }

 wp = oldest;
 hlist_del_rcu(&wp->node);
 wp->write_point = write_point;
 hlist_add_head_rcu(&wp->node, head);
 mutex_unlock(&c->write_points_hash_lock);
out:
 wp->last_used = local_clock();
 return wp;
}

static noinline void
deallocate_extra_replicas(struct bch_fs *c,
     struct alloc_request *req)
{
 struct open_bucket *ob;
 unsigned extra_replicas = req->nr_effective - req->nr_replicas;
 unsigned i;

 req->scratch_ptrs.nr = 0;

 open_bucket_for_each(c, &req->ptrs, ob, i) {
  unsigned d = ob_dev(c, ob)->mi.durability;

  if (d && d <= extra_replicas) {
   extra_replicas -= d;
   ob_push(c, &req->wp->ptrs, ob);
  } else {
   ob_push(c, &req->scratch_ptrs, ob);
  }
 }

 req->ptrs = req->scratch_ptrs;
}

/*
 * Get us an open_bucket we can allocate from, return with it locked:
 */
int bch2_alloc_sectors_start_trans(struct btree_trans *trans,
        unsigned target,
        unsigned erasure_code,
        struct write_point_specifier write_point,
        struct bch_devs_list *devs_have,
        unsigned nr_replicas,
        unsigned nr_replicas_required,
        enum bch_watermark watermark,
        enum bch_write_flags flags,
        struct closure *cl,
        struct write_point **wp_ret)
{
 struct bch_fs *c = trans->c;
 struct open_bucket *ob;
 unsigned write_points_nr;
 int i;

 struct alloc_request *req = bch2_trans_kmalloc_nomemzero(trans, sizeof(*req));
 int ret = PTR_ERR_OR_ZERO(req);
 if (unlikely(ret))
  return ret;

 if (!IS_ENABLED(CONFIG_BCACHEFS_ERASURE_CODING))
  erasure_code = false;

 req->nr_replicas = nr_replicas;
 req->target  = target;
 req->ec   = erasure_code;
 req->watermark  = watermark;
 req->flags  = flags;
 req->devs_have  = devs_have;

 BUG_ON(!nr_replicas || !nr_replicas_required);
retry:
 req->ptrs.nr  = 0;
 req->nr_effective = 0;
 req->have_cache  = false;
 write_points_nr  = c->write_points_nr;

 *wp_ret = req->wp = writepoint_find(trans, write_point.v);

 req->data_type  = req->wp->data_type;

 ret = bch2_trans_relock(trans);
 if (ret)
  goto err;

 /* metadata may not allocate on cache devices: */
 if (req->data_type != BCH_DATA_user)
  req->have_cache = true;

 if (target && !(flags & BCH_WRITE_only_specified_devs)) {
  ret = open_bucket_add_buckets(trans, req, NULL);
  if (!ret ||
      bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_transaction_restart))
   goto alloc_done;

  /* Don't retry from all devices if we're out of open buckets: */
  if (bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_open_buckets_empty)) {
   int ret2 = open_bucket_add_buckets(trans, req, cl);
   if (!ret2 ||
       bch2_err_matches(ret2, BCH_ERR_transaction_restart) ||
       bch2_err_matches(ret2, BCH_ERR_open_buckets_empty)) {
    ret = ret2;
    goto alloc_done;
   }
  }

  /*
 * Only try to allocate cache (durability = 0 devices) from the
 * specified target:
 */
  req->have_cache = true;
  req->target = 0;

  ret = open_bucket_add_buckets(trans, req, cl);
 } else {
  ret = open_bucket_add_buckets(trans, req, cl);
 }
alloc_done:
 BUG_ON(!ret && req->nr_effective < req->nr_replicas);

 if (erasure_code && !ec_open_bucket(c, &req->ptrs))
  pr_debug("failed to get ec bucket: ret %u", ret);

 if (ret == -BCH_ERR_insufficient_devices &&
     req->nr_effective >= nr_replicas_required)
  ret = 0;

 if (ret)
  goto err;

 if (req->nr_effective > req->nr_replicas)
  deallocate_extra_replicas(c, req);

 /* Free buckets we didn't use: */
 open_bucket_for_each(c, &req->wp->ptrs, ob, i)
  open_bucket_free_unused(c, ob);

 req->wp->ptrs = req->ptrs;

 req->wp->sectors_free = UINT_MAX;

 open_bucket_for_each(c, &req->wp->ptrs, ob, i) {
  /*
 * Ensure proper write alignment - either due to misaligned
 * bucket sizes (from buggy bcachefs-tools), or writes that mix
 * logical/physical alignment:
 */
  struct bch_dev *ca = ob_dev(c, ob);
  u64 offset = bucket_to_sector(ca, ob->bucket) +
   ca->mi.bucket_size -
   ob->sectors_free;
  unsigned align = round_up(offset, block_sectors(c)) - offset;

  ob->sectors_free = max_t(int, 0, ob->sectors_free - align);

  req->wp->sectors_free = min(req->wp->sectors_free, ob->sectors_free);
 }

 req->wp->sectors_free = rounddown(req->wp->sectors_free, block_sectors(c));

 /* Did alignment use up space in an open_bucket? */
 if (unlikely(!req->wp->sectors_free)) {
  bch2_alloc_sectors_done(c, req->wp);
  goto retry;
 }

 BUG_ON(!req->wp->sectors_free || req->wp->sectors_free == UINT_MAX);

 return 0;
err:
 open_bucket_for_each(c, &req->wp->ptrs, ob, i)
  if (req->ptrs.nr < ARRAY_SIZE(req->ptrs.v))
   ob_push(c, &req->ptrs, ob);
  else
   open_bucket_free_unused(c, ob);
 req->wp->ptrs = req->ptrs;

 mutex_unlock(&req->wp->lock);

 if (bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_freelist_empty) &&
     try_decrease_writepoints(trans, write_points_nr))
  goto retry;

 if (cl && bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_open_buckets_empty))
  ret = bch_err_throw(c, bucket_alloc_blocked);

 if (cl && !(flags & BCH_WRITE_alloc_nowait) &&
     bch2_err_matches(ret, BCH_ERR_freelist_empty))
  ret = bch_err_throw(c, bucket_alloc_blocked);

 return ret;
}

void bch2_alloc_sectors_append_ptrs(struct bch_fs *c, struct write_point *wp,
        struct bkey_i *k, unsigned sectors,
        bool cached)
{
 bch2_alloc_sectors_append_ptrs_inlined(c, wp, k, sectors, cached);
}

/*
 * Append pointers to the space we just allocated to @k, and mark @sectors space
 * as allocated out of @ob
 */
void bch2_alloc_sectors_done(struct bch_fs *c, struct write_point *wp)
{
 bch2_alloc_sectors_done_inlined(c, wp);
}

static inline void writepoint_init(struct write_point *wp,
       enum bch_data_type type)
{
 mutex_init(&wp->lock);
 wp->data_type = type;

 INIT_WORK(&wp->index_update_work, bch2_write_point_do_index_updates);
 INIT_LIST_HEAD(&wp->writes);
 spin_lock_init(&wp->writes_lock);
}

void bch2_fs_allocator_foreground_init(struct bch_fs *c)
{
 struct open_bucket *ob;
 struct write_point *wp;

 mutex_init(&c->write_points_hash_lock);
 c->write_points_nr = ARRAY_SIZE(c->write_points);

 /* open bucket 0 is a sentinal NULL: */
 spin_lock_init(&c->open_buckets[0].lock);

 for (ob = c->open_buckets + 1;
      ob < c->open_buckets + ARRAY_SIZE(c->open_buckets); ob++) {
  spin_lock_init(&ob->lock);
  c->open_buckets_nr_free++;

  ob->freelist = c->open_buckets_freelist;
  c->open_buckets_freelist = ob - c->open_buckets;
 }

 writepoint_init(&c->btree_write_point,  BCH_DATA_btree);
 writepoint_init(&c->rebalance_write_point, BCH_DATA_user);
 writepoint_init(&c->copygc_write_point,  BCH_DATA_user);

 for (wp = c->write_points;
      wp < c->write_points + c->write_points_nr; wp++) {
  writepoint_init(wp, BCH_DATA_user);

  wp->last_used = local_clock();
  wp->write_point = (unsigned long) wp;
  hlist_add_head_rcu(&wp->node,
       writepoint_hash(c, wp->write_point));
 }
}

void bch2_open_bucket_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c, struct open_bucket *ob)
{
 struct bch_dev *ca = ob_dev(c, ob);
 unsigned data_type = ob->data_type;
 barrier(); /* READ_ONCE() doesn't work on bitfields */

 prt_printf(out, "%zu ref %u ",
     ob - c->open_buckets,
     atomic_read(&ob->pin));
 bch2_prt_data_type(out, data_type);
 prt_printf(out, " %u:%llu gen %u allocated %u/%u",
     ob->dev, ob->bucket, ob->gen,
     ca->mi.bucket_size - ob->sectors_free, ca->mi.bucket_size);
 if (ob->ec)
  prt_printf(out, " ec idx %llu", ob->ec->idx);
 if (ob->on_partial_list)
  prt_str(out, " partial");
 prt_newline(out);
}

void bch2_open_buckets_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c,
          struct bch_dev *ca)
{
 struct open_bucket *ob;

 out->atomic++;

 for (ob = c->open_buckets;
      ob < c->open_buckets + ARRAY_SIZE(c->open_buckets);
      ob++) {
  spin_lock(&ob->lock);
  if (ob->valid && (!ca || ob->dev == ca->dev_idx))
   bch2_open_bucket_to_text(out, c, ob);
  spin_unlock(&ob->lock);
 }

 --out->atomic;
}

void bch2_open_buckets_partial_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c)
{
 unsigned i;

 out->atomic++;
 spin_lock(&c->freelist_lock);

 for (i = 0; i < c->open_buckets_partial_nr; i++)
  bch2_open_bucket_to_text(out, c,
    c->open_buckets + c->open_buckets_partial[i]);

 spin_unlock(&c->freelist_lock);
 --out->atomic;
}

static const char * const bch2_write_point_states[] = {
#define x(n) #n,
 WRITE_POINT_STATES()
#undef x
 NULL
};

static void bch2_write_point_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c,
         struct write_point *wp)
{
 struct open_bucket *ob;
 unsigned i;

 mutex_lock(&wp->lock);

 prt_printf(out, "%lu: ", wp->write_point);
 prt_human_readable_u64(out, wp->sectors_allocated << 9);

 prt_printf(out, " last wrote: ");
 bch2_pr_time_units(out, sched_clock() - wp->last_used);

 for (i = 0; i < WRITE_POINT_STATE_NR; i++) {
  prt_printf(out, " %s: ", bch2_write_point_states[i]);
  bch2_pr_time_units(out, wp->time[i]);
 }

 prt_newline(out);

 printbuf_indent_add(out, 2);
 open_bucket_for_each(c, &wp->ptrs, ob, i)
  bch2_open_bucket_to_text(out, c, ob);
 printbuf_indent_sub(out, 2);

 mutex_unlock(&wp->lock);
}

void bch2_write_points_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c)
{
 struct write_point *wp;

 prt_str(out, "Foreground write points\n");
 for (wp = c->write_points;
      wp < c->write_points + ARRAY_SIZE(c->write_points);
      wp++)
  bch2_write_point_to_text(out, c, wp);

 prt_str(out, "Copygc write point\n");
 bch2_write_point_to_text(out, c, &c->copygc_write_point);

 prt_str(out, "Rebalance write point\n");
 bch2_write_point_to_text(out, c, &c->rebalance_write_point);

 prt_str(out, "Btree write point\n");
 bch2_write_point_to_text(out, c, &c->btree_write_point);
}

void bch2_fs_alloc_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c)
{
 unsigned nr[BCH_DATA_NR];

 memset(nr, 0, sizeof(nr));

 for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(c->open_buckets); i++)
  nr[c->open_buckets[i].data_type]++;

 printbuf_tabstops_reset(out);
 printbuf_tabstop_push(out, 24);

 prt_printf(out, "capacity\t%llu\n",  c->capacity);
 prt_printf(out, "reserved\t%llu\n",  c->reserved);
 prt_printf(out, "hidden\t%llu\n",  percpu_u64_get(&c->usage->hidden));
 prt_printf(out, "btree\t%llu\n",  percpu_u64_get(&c->usage->btree));
 prt_printf(out, "data\t%llu\n",   percpu_u64_get(&c->usage->data));
 prt_printf(out, "cached\t%llu\n",  percpu_u64_get(&c->usage->cached));
 prt_printf(out, "reserved\t%llu\n",  percpu_u64_get(&c->usage->reserved));
 prt_printf(out, "online_reserved\t%llu\n", percpu_u64_get(c->online_reserved));
 prt_printf(out, "nr_inodes\t%llu\n",  percpu_u64_get(&c->usage->nr_inodes));

 prt_newline(out);
 prt_printf(out, "freelist_wait\t%s\n",   c->freelist_wait.list.first ? "waiting" : "empty");
 prt_printf(out, "open buckets allocated\t%i\n",  OPEN_BUCKETS_COUNT - c->open_buckets_nr_free);
 prt_printf(out, "open buckets total\t%u\n",  OPEN_BUCKETS_COUNT);
 prt_printf(out, "open_buckets_wait\t%s\n",  c->open_buckets_wait.list.first ? "waiting" : "empty");
 prt_printf(out, "open_buckets_btree\t%u\n",  nr[BCH_DATA_btree]);
 prt_printf(out, "open_buckets_user\t%u\n",  nr[BCH_DATA_user]);
 prt_printf(out, "btree reserve cache\t%u\n",  c->btree_reserve_cache_nr);
}

void bch2_dev_alloc_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_dev *ca)
{
 struct bch_fs *c = ca->fs;
 struct bch_dev_usage_full stats = bch2_dev_usage_full_read(ca);
 unsigned nr[BCH_DATA_NR];

 memset(nr, 0, sizeof(nr));

 for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(c->open_buckets); i++)
  nr[c->open_buckets[i].data_type]++;

 bch2_dev_usage_to_text(out, ca, &stats);

 prt_newline(out);

 prt_printf(out, "reserves:\n");
 for (unsigned i = 0; i < BCH_WATERMARK_NR; i++)
  prt_printf(out, "%s\t%llu\r\n", bch2_watermarks[i], bch2_dev_buckets_reserved(ca, i));

 prt_newline(out);

 printbuf_tabstops_reset(out);
 printbuf_tabstop_push(out, 12);
 printbuf_tabstop_push(out, 16);

 prt_printf(out, "open buckets\t%i\r\n", ca->nr_open_buckets);
 prt_printf(out, "buckets to invalidate\t%llu\r\n",
     should_invalidate_buckets(ca, bch2_dev_usage_read(ca)));
}

static noinline void bch2_print_allocator_stuck(struct bch_fs *c)
{
 struct printbuf buf = PRINTBUF;

 prt_printf(&buf, "Allocator stuck? Waited for %u seconds\n",
     c->opts.allocator_stuck_timeout);

 prt_printf(&buf, "Allocator debug:\n");
 printbuf_indent_add(&buf, 2);
 bch2_fs_alloc_debug_to_text(&buf, c);
 printbuf_indent_sub(&buf, 2);
 prt_newline(&buf);

 bch2_printbuf_make_room(&buf, 4096);

 buf.atomic++;
 scoped_guard(rcu)
  for_each_online_member_rcu(c, ca) {
   prt_printf(&buf, "Dev %u:\n", ca->dev_idx);
   printbuf_indent_add(&buf, 2);
   bch2_dev_alloc_debug_to_text(&buf, ca);
   printbuf_indent_sub(&buf, 2);
   prt_newline(&buf);
  }
 --buf.atomic;

 prt_printf(&buf, "Copygc debug:\n");
 printbuf_indent_add(&buf, 2);
 bch2_copygc_wait_to_text(&buf, c);
 printbuf_indent_sub(&buf, 2);
 prt_newline(&buf);

 prt_printf(&buf, "Journal debug:\n");
 printbuf_indent_add(&buf, 2);
 bch2_journal_debug_to_text(&buf, &c->journal);
 printbuf_indent_sub(&buf, 2);

 bch2_print_str(c, KERN_ERR, buf.buf);
 printbuf_exit(&buf);
}

static inline unsigned allocator_wait_timeout(struct bch_fs *c)
{
 if (c->allocator_last_stuck &&
     time_after(c->allocator_last_stuck + HZ * 60 * 2, jiffies))
  return 0;

 return c->opts.allocator_stuck_timeout * HZ;
}

void __bch2_wait_on_allocator(struct bch_fs *c, struct closure *cl)
{
 unsigned t = allocator_wait_timeout(c);

 if (t && closure_sync_timeout(cl, t)) {
  c->allocator_last_stuck = jiffies;
  bch2_print_allocator_stuck(c);
 }

 closure_sync(cl);
}