Quelle  extent-tree.c

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
 */

#include <linux/sched.h>
#include <linux/sched/signal.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/writeback.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/sort.h>
#include <linux/rcupdate.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/ratelimit.h>
#include <linux/percpu_counter.h>
#include <linux/lockdep.h>
#include <linux/crc32c.h>
#include "ctree.h"
#include "extent-tree.h"
#include "transaction.h"
#include "disk-io.h"
#include "print-tree.h"
#include "volumes.h"
#include "raid56.h"
#include "locking.h"
#include "free-space-cache.h"
#include "free-space-tree.h"
#include "qgroup.h"
#include "ref-verify.h"
#include "space-info.h"
#include "block-rsv.h"
#include "discard.h"
#include "zoned.h"
#include "dev-replace.h"
#include "fs.h"
#include "accessors.h"
#include "root-tree.h"
#include "file-item.h"
#include "orphan.h"
#include "tree-checker.h"
#include "raid-stripe-tree.h"

#undef SCRAMBLE_DELAYED_REFS


static int __btrfs_free_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_delayed_ref_head *href,
          const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
          struct btrfs_delayed_extent_op *extra_op);
static void __run_delayed_extent_op(struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op,
        struct extent_buffer *leaf,
        struct btrfs_extent_item *ei);
static int alloc_reserved_file_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
          u64 parent, u64 root_objectid,
          u64 flags, u64 owner, u64 offset,
          struct btrfs_key *ins, int ref_mod, u64 oref_root);
static int alloc_reserved_tree_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
         const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
         struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op);
static int find_next_key(const struct btrfs_path *path, int level,
    struct btrfs_key *key);

static int block_group_bits(const struct btrfs_block_group *cache, u64 bits)
{
 return (cache->flags & bits) == bits;
}

/* simple helper to search for an existing data extent at a given offset */
int btrfs_lookup_data_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start, u64 len)
{
 struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(fs_info, start);
 struct btrfs_key key;
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);

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

 key.objectid = start;
 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
 key.offset = len;
 return btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
}

/*
 * helper function to lookup reference count and flags of a tree block.
 *
 * the head node for delayed ref is used to store the sum of all the
 * reference count modifications queued up in the rbtree. the head
 * node may also store the extent flags to set. This way you can check
 * to see what the reference count and extent flags would be if all of
 * the delayed refs are not processed.
 */
int btrfs_lookup_extent_info(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr,
        u64 offset, int metadata, u64 *refs, u64 *flags,
        u64 *owning_root)
{
 struct btrfs_root *extent_root;
 struct btrfs_delayed_ref_head *head;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);
 struct btrfs_key key;
 u64 num_refs;
 u64 extent_flags;
 u64 owner = 0;
 int ret;

 /*
 * If we don't have skinny metadata, don't bother doing anything
 * different
 */
 if (metadata && !btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA)) {
  offset = fs_info->nodesize;
  metadata = 0;
 }

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

search_again:
 key.objectid = bytenr;
 if (metadata)
  key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
 else
  key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
 key.offset = offset;

 extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, bytenr);
 ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (ret > 0 && key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
  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_EXTENT_ITEM_KEY &&
       key.offset == fs_info->nodesize)
    ret = 0;
  }
 }

 if (ret == 0) {
  struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
  struct btrfs_extent_item *ei;
  const u32 item_size = btrfs_item_size(leaf, path->slots[0]);

  if (unlikely(item_size < sizeof(*ei))) {
   ret = -EUCLEAN;
   btrfs_err(fs_info,
   "unexpected extent item size, has %u expect >= %zu",
      item_size, sizeof(*ei));
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }

  ei = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
  num_refs = btrfs_extent_refs(leaf, ei);
  if (unlikely(num_refs == 0)) {
   ret = -EUCLEAN;
   btrfs_err(fs_info,
  "unexpected zero reference count for extent item (%llu %u %llu)",
      key.objectid, key.type, key.offset);
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }
  extent_flags = btrfs_extent_flags(leaf, ei);
  owner = btrfs_get_extent_owner_root(fs_info, leaf, path->slots[0]);
 } else {
  num_refs = 0;
  extent_flags = 0;
  ret = 0;
 }

 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;
 spin_lock(&delayed_refs->lock);
 head = btrfs_find_delayed_ref_head(fs_info, delayed_refs, bytenr);
 if (head) {
  if (!mutex_trylock(&head->mutex)) {
   refcount_inc(&head->refs);
   spin_unlock(&delayed_refs->lock);

   btrfs_release_path(path);

   /*
 * Mutex was contended, block until it's released and try
 * again
 */
   mutex_lock(&head->mutex);
   mutex_unlock(&head->mutex);
   btrfs_put_delayed_ref_head(head);
   goto search_again;
  }
  spin_lock(&head->lock);
  if (head->extent_op && head->extent_op->update_flags)
   extent_flags |= head->extent_op->flags_to_set;

  num_refs += head->ref_mod;
  spin_unlock(&head->lock);
  mutex_unlock(&head->mutex);
 }
 spin_unlock(&delayed_refs->lock);

 WARN_ON(num_refs == 0);
 if (refs)
  *refs = num_refs;
 if (flags)
  *flags = extent_flags;
 if (owning_root)
  *owning_root = owner;

 return ret;
}

/*
 * Back reference rules.  Back refs have three main goals:
 *
 * 1) differentiate between all holders of references to an extent so that
 *    when a reference is dropped we can make sure it was a valid reference
 *    before freeing the extent.
 *
 * 2) Provide enough information to quickly find the holders of an extent
 *    if we notice a given block is corrupted or bad.
 *
 * 3) Make it easy to migrate blocks for FS shrinking or storage pool
 *    maintenance.  This is actually the same as #2, but with a slightly
 *    different use case.
 *
 * There are two kinds of back refs. The implicit back refs is optimized
 * for pointers in non-shared tree blocks. For a given pointer in a block,
 * back refs of this kind provide information about the block's owner tree
 * and the pointer's key. These information allow us to find the block by
 * b-tree searching. The full back refs is for pointers in tree blocks not
 * referenced by their owner trees. The location of tree block is recorded
 * in the back refs. Actually the full back refs is generic, and can be
 * used in all cases the implicit back refs is used. The major shortcoming
 * of the full back refs is its overhead. Every time a tree block gets
 * COWed, we have to update back refs entry for all pointers in it.
 *
 * For a newly allocated tree block, we use implicit back refs for
 * pointers in it. This means most tree related operations only involve
 * implicit back refs. For a tree block created in old transaction, the
 * only way to drop a reference to it is COW it. So we can detect the
 * event that tree block loses its owner tree's reference and do the
 * back refs conversion.
 *
 * When a tree block is COWed through a tree, there are four cases:
 *
 * The reference count of the block is one and the tree is the block's
 * owner tree. Nothing to do in this case.
 *
 * The reference count of the block is one and the tree is not the
 * block's owner tree. In this case, full back refs is used for pointers
 * in the block. Remove these full back refs, add implicit back refs for
 * every pointers in the new block.
 *
 * The reference count of the block is greater than one and the tree is
 * the block's owner tree. In this case, implicit back refs is used for
 * pointers in the block. Add full back refs for every pointers in the
 * block, increase lower level extents' reference counts. The original
 * implicit back refs are entailed to the new block.
 *
 * The reference count of the block is greater than one and the tree is
 * not the block's owner tree. Add implicit back refs for every pointer in
 * the new block, increase lower level extents' reference count.
 *
 * Back Reference Key composing:
 *
 * The key objectid corresponds to the first byte in the extent,
 * The key type is used to differentiate between types of back refs.
 * There are different meanings of the key offset for different types
 * of back refs.
 *
 * File extents can be referenced by:
 *
 * - multiple snapshots, subvolumes, or different generations in one subvol
 * - different files inside a single subvolume
 * - different offsets inside a file (bookend extents in file.c)
 *
 * The extent ref structure for the implicit back refs has fields for:
 *
 * - Objectid of the subvolume root
 * - objectid of the file holding the reference
 * - original offset in the file
 * - how many bookend extents
 *
 * The key offset for the implicit back refs is hash of the first
 * three fields.
 *
 * The extent ref structure for the full back refs has field for:
 *
 * - number of pointers in the tree leaf
 *
 * The key offset for the implicit back refs is the first byte of
 * the tree leaf
 *
 * When a file extent is allocated, The implicit back refs is used.
 * the fields are filled in:
 *
 *     (root_key.objectid, inode objectid, offset in file, 1)
 *
 * When a file extent is removed file truncation, we find the
 * corresponding implicit back refs and check the following fields:
 *
 *     (btrfs_header_owner(leaf), inode objectid, offset in file)
 *
 * Btree extents can be referenced by:
 *
 * - Different subvolumes
 *
 * Both the implicit back refs and the full back refs for tree blocks
 * only consist of key. The key offset for the implicit back refs is
 * objectid of block's owner tree. The key offset for the full back refs
 * is the first byte of parent block.
 *
 * When implicit back refs is used, information about the lowest key and
 * level of the tree block are required. These information are stored in
 * tree block info structure.
 */

/*
 * is_data == BTRFS_REF_TYPE_BLOCK, tree block type is required,
 * is_data == BTRFS_REF_TYPE_DATA, data type is requiried,
 * is_data == BTRFS_REF_TYPE_ANY, either type is OK.
 */
int btrfs_get_extent_inline_ref_type(const struct extent_buffer *eb,
         const struct btrfs_extent_inline_ref *iref,
         enum btrfs_inline_ref_type is_data)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
 int type = btrfs_extent_inline_ref_type(eb, iref);
 u64 offset = btrfs_extent_inline_ref_offset(eb, iref);

 if (type == BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY) {
  ASSERT(btrfs_fs_incompat(fs_info, SIMPLE_QUOTA));
  return type;
 }

 if (type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY ||
     type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY ||
     type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY ||
     type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
  if (is_data == BTRFS_REF_TYPE_BLOCK) {
   if (type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY)
    return type;
   if (type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY) {
    ASSERT(fs_info);
    /*
 * Every shared one has parent tree block,
 * which must be aligned to sector size.
 */
    if (offset && IS_ALIGNED(offset, fs_info->sectorsize))
     return type;
   }
  } else if (is_data == BTRFS_REF_TYPE_DATA) {
   if (type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY)
    return type;
   if (type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY) {
    ASSERT(fs_info);
    /*
 * Every shared one has parent tree block,
 * which must be aligned to sector size.
 */
    if (offset &&
        IS_ALIGNED(offset, fs_info->sectorsize))
     return type;
   }
  } else {
   ASSERT(is_data == BTRFS_REF_TYPE_ANY);
   return type;
  }
 }

 WARN_ON(1);
 btrfs_print_leaf(eb);
 btrfs_err(fs_info,
    "eb %llu iref 0x%lx invalid extent inline ref type %d",
    eb->start, (unsigned long)iref, type);

 return BTRFS_REF_TYPE_INVALID;
}

u64 hash_extent_data_ref(u64 root_objectid, u64 owner, u64 offset)
{
 u32 high_crc = ~(u32)0;
 u32 low_crc = ~(u32)0;
 __le64 lenum;

 lenum = cpu_to_le64(root_objectid);
 high_crc = crc32c(high_crc, &lenum, sizeof(lenum));
 lenum = cpu_to_le64(owner);
 low_crc = crc32c(low_crc, &lenum, sizeof(lenum));
 lenum = cpu_to_le64(offset);
 low_crc = crc32c(low_crc, &lenum, sizeof(lenum));

 return ((u64)high_crc << 31) ^ (u64)low_crc;
}

static u64 hash_extent_data_ref_item(const struct extent_buffer *leaf,
         const struct btrfs_extent_data_ref *ref)
{
 return hash_extent_data_ref(btrfs_extent_data_ref_root(leaf, ref),
        btrfs_extent_data_ref_objectid(leaf, ref),
        btrfs_extent_data_ref_offset(leaf, ref));
}

static bool match_extent_data_ref(const struct extent_buffer *leaf,
      const struct btrfs_extent_data_ref *ref,
      u64 root_objectid, u64 owner, u64 offset)
{
 if (btrfs_extent_data_ref_root(leaf, ref) != root_objectid ||
     btrfs_extent_data_ref_objectid(leaf, ref) != owner ||
     btrfs_extent_data_ref_offset(leaf, ref) != offset)
  return false;
 return true;
}

static noinline int lookup_extent_data_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_path *path,
        u64 bytenr, u64 parent,
        u64 root_objectid,
        u64 owner, u64 offset)
{
 struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(trans->fs_info, bytenr);
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_extent_data_ref *ref;
 struct extent_buffer *leaf;
 u32 nritems;
 int recow;
 int ret;

 key.objectid = bytenr;
 if (parent) {
  key.type = BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY;
  key.offset = parent;
 } else {
  key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY;
  key.offset = hash_extent_data_ref(root_objectid,
        owner, offset);
 }
again:
 recow = 0;
 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (parent) {
  if (ret)
   return -ENOENT;
  return 0;
 }

 ret = -ENOENT;
 leaf = path->nodes[0];
 nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
 while (1) {
  if (path->slots[0] >= nritems) {
   ret = btrfs_next_leaf(root, path);
   if (ret) {
    if (ret > 0)
     return -ENOENT;
    return ret;
   }

   leaf = path->nodes[0];
   nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
   recow = 1;
  }

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  if (key.objectid != bytenr ||
      key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY)
   goto fail;

  ref = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_extent_data_ref);

  if (match_extent_data_ref(leaf, ref, root_objectid,
       owner, offset)) {
   if (recow) {
    btrfs_release_path(path);
    goto again;
   }
   ret = 0;
   break;
  }
  path->slots[0]++;
 }
fail:
 return ret;
}

static noinline int insert_extent_data_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_path *path,
        const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
        u64 bytenr)
{
 struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(trans->fs_info, bytenr);
 struct btrfs_key key;
 struct extent_buffer *leaf;
 u64 owner = btrfs_delayed_ref_owner(node);
 u64 offset = btrfs_delayed_ref_offset(node);
 u32 size;
 u32 num_refs;
 int ret;

 key.objectid = bytenr;
 if (node->parent) {
  key.type = BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY;
  key.offset = node->parent;
  size = sizeof(struct btrfs_shared_data_ref);
 } else {
  key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY;
  key.offset = hash_extent_data_ref(node->ref_root, owner, offset);
  size = sizeof(struct btrfs_extent_data_ref);
 }

 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, size);
 if (ret && ret != -EEXIST)
  goto fail;

 leaf = path->nodes[0];
 if (node->parent) {
  struct btrfs_shared_data_ref *ref;
  ref = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_shared_data_ref);
  if (ret == 0) {
   btrfs_set_shared_data_ref_count(leaf, ref, node->ref_mod);
  } else {
   num_refs = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, ref);
   num_refs += node->ref_mod;
   btrfs_set_shared_data_ref_count(leaf, ref, num_refs);
  }
 } else {
  struct btrfs_extent_data_ref *ref;
  while (ret == -EEXIST) {
   ref = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
          struct btrfs_extent_data_ref);
   if (match_extent_data_ref(leaf, ref, node->ref_root,
        owner, offset))
    break;
   btrfs_release_path(path);
   key.offset++;
   ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
            size);
   if (ret && ret != -EEXIST)
    goto fail;

   leaf = path->nodes[0];
  }
  ref = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_extent_data_ref);
  if (ret == 0) {
   btrfs_set_extent_data_ref_root(leaf, ref, node->ref_root);
   btrfs_set_extent_data_ref_objectid(leaf, ref, owner);
   btrfs_set_extent_data_ref_offset(leaf, ref, offset);
   btrfs_set_extent_data_ref_count(leaf, ref, node->ref_mod);
  } else {
   num_refs = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, ref);
   num_refs += node->ref_mod;
   btrfs_set_extent_data_ref_count(leaf, ref, num_refs);
  }
 }
 ret = 0;
fail:
 btrfs_release_path(path);
 return ret;
}

static noinline int remove_extent_data_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_root *root,
        struct btrfs_path *path,
        int refs_to_drop)
{
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_extent_data_ref *ref1 = NULL;
 struct btrfs_shared_data_ref *ref2 = NULL;
 struct extent_buffer *leaf;
 u32 num_refs = 0;
 int ret = 0;

 leaf = path->nodes[0];
 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);

 if (key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
  ref1 = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
          struct btrfs_extent_data_ref);
  num_refs = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, ref1);
 } else if (key.type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY) {
  ref2 = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
          struct btrfs_shared_data_ref);
  num_refs = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, ref2);
 } else {
  btrfs_err(trans->fs_info,
     "unrecognized backref key (%llu %u %llu)",
     key.objectid, key.type, key.offset);
  btrfs_abort_transaction(trans, -EUCLEAN);
  return -EUCLEAN;
 }

 BUG_ON(num_refs < refs_to_drop);
 num_refs -= refs_to_drop;

 if (num_refs == 0) {
  ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
 } else {
  if (key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY)
   btrfs_set_extent_data_ref_count(leaf, ref1, num_refs);
  else if (key.type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY)
   btrfs_set_shared_data_ref_count(leaf, ref2, num_refs);
 }
 return ret;
}

static noinline u32 extent_data_ref_count(const struct btrfs_path *path,
       const struct btrfs_extent_inline_ref *iref)
{
 struct btrfs_key key;
 struct extent_buffer *leaf;
 const struct btrfs_extent_data_ref *ref1;
 const struct btrfs_shared_data_ref *ref2;
 u32 num_refs = 0;
 int type;

 leaf = path->nodes[0];
 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);

 if (iref) {
  /*
 * If type is invalid, we should have bailed out earlier than
 * this call.
 */
  type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref, BTRFS_REF_TYPE_DATA);
  ASSERT(type != BTRFS_REF_TYPE_INVALID);
  if (type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
   ref1 = (const struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
   num_refs = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, ref1);
  } else {
   ref2 = (const struct btrfs_shared_data_ref *)(iref + 1);
   num_refs = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, ref2);
  }
 } else if (key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
  ref1 = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
          struct btrfs_extent_data_ref);
  num_refs = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, ref1);
 } else if (key.type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY) {
  ref2 = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
          struct btrfs_shared_data_ref);
  num_refs = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, ref2);
 } else {
  WARN_ON(1);
 }
 return num_refs;
}

static noinline int lookup_tree_block_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_path *path,
       u64 bytenr, u64 parent,
       u64 root_objectid)
{
 struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(trans->fs_info, bytenr);
 struct btrfs_key key;
 int ret;

 key.objectid = bytenr;
 if (parent) {
  key.type = BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY;
  key.offset = parent;
 } else {
  key.type = BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY;
  key.offset = root_objectid;
 }

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret > 0)
  ret = -ENOENT;
 return ret;
}

static noinline int insert_tree_block_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_path *path,
       const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
       u64 bytenr)
{
 struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(trans->fs_info, bytenr);
 struct btrfs_key key;
 int ret;

 key.objectid = bytenr;
 if (node->parent) {
  key.type = BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY;
  key.offset = node->parent;
 } else {
  key.type = BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY;
  key.offset = node->ref_root;
 }

 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, 0);
 btrfs_release_path(path);
 return ret;
}

static inline int extent_ref_type(u64 parent, u64 owner)
{
 int type;
 if (owner < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID) {
  if (parent > 0)
   type = BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY;
  else
   type = BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY;
 } else {
  if (parent > 0)
   type = BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY;
  else
   type = BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY;
 }
 return type;
}

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

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

/*
 * look for inline back ref. if back ref is found, *ref_ret is set
 * to the address of inline back ref, and 0 is returned.
 *
 * if back ref isn't found, *ref_ret is set to the address where it
 * should be inserted, and -ENOENT is returned.
 *
 * if insert is true and there are too many inline back refs, the path
 * points to the extent item, and -EAGAIN is returned.
 *
 * NOTE: inline back refs are ordered in the same way that back ref
 *  items in the tree are ordered.
 */
static noinline_for_stack
int lookup_inline_extent_backref(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_path *path,
     struct btrfs_extent_inline_ref **ref_ret,
     u64 bytenr, u64 num_bytes,
     u64 parent, u64 root_objectid,
     u64 owner, u64 offset, int insert)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root = btrfs_extent_root(fs_info, bytenr);
 struct btrfs_key key;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 u64 flags;
 u64 item_size;
 unsigned long ptr;
 unsigned long end;
 int extra_size;
 int type;
 int want;
 int ret;
 bool skinny_metadata = btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA);
 int needed;

 key.objectid = bytenr;
 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
 key.offset = num_bytes;

 want = extent_ref_type(parent, owner);
 if (insert) {
  extra_size = btrfs_extent_inline_ref_size(want);
  path->search_for_extension = 1;
 } else
  extra_size = -1;

 /*
 * Owner is our level, so we can just add one to get the level for the
 * block we are interested in.
 */
 if (skinny_metadata && owner < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID) {
  key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
  key.offset = owner;
 }

again:
 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, extra_size, 1);
 if (ret < 0)
  goto out;

 /*
 * We may be a newly converted file system which still has the old fat
 * extent entries for metadata, so try and see if we have one of those.
 */
 if (ret > 0 && skinny_metadata) {
  skinny_metadata = false;
  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_EXTENT_ITEM_KEY &&
       key.offset == num_bytes)
    ret = 0;
  }
  if (ret) {
   key.objectid = bytenr;
   key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
   key.offset = num_bytes;
   btrfs_release_path(path);
   goto again;
  }
 }

 if (ret && !insert) {
  ret = -ENOENT;
  goto out;
 } else if (WARN_ON(ret)) {
  btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);
  btrfs_err(fs_info,
"extent item not found for insert, bytenr %llu num_bytes %llu parent %llu root_objectid %llu owner %llu offset %llu",
     bytenr, num_bytes, parent, root_objectid, owner,
     offset);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 item_size = btrfs_item_size(leaf, path->slots[0]);
 if (unlikely(item_size < sizeof(*ei))) {
  ret = -EUCLEAN;
  btrfs_err(fs_info,
     "unexpected extent item size, has %llu expect >= %zu",
     item_size, sizeof(*ei));
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

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

 ptr = (unsigned long)(ei + 1);
 end = (unsigned long)ei + item_size;

 if (flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK && !skinny_metadata) {
  ptr += sizeof(struct btrfs_tree_block_info);
  BUG_ON(ptr > end);
 }

 if (owner >= BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID)
  needed = BTRFS_REF_TYPE_DATA;
 else
  needed = BTRFS_REF_TYPE_BLOCK;

 ret = -ENOENT;
 while (ptr < end) {
  iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
  type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref, needed);
  if (type == BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY) {
   ASSERT(btrfs_fs_incompat(fs_info, SIMPLE_QUOTA));
   ptr += btrfs_extent_inline_ref_size(type);
   continue;
  }
  if (type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID) {
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }

  if (want < type)
   break;
  if (want > type) {
   ptr += btrfs_extent_inline_ref_size(type);
   continue;
  }

  if (type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
   struct btrfs_extent_data_ref *dref;
   dref = (struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
   if (match_extent_data_ref(leaf, dref, root_objectid,
        owner, offset)) {
    ret = 0;
    break;
   }
   if (hash_extent_data_ref_item(leaf, dref) <
       hash_extent_data_ref(root_objectid, owner, offset))
    break;
  } else {
   u64 ref_offset;
   ref_offset = btrfs_extent_inline_ref_offset(leaf, iref);
   if (parent > 0) {
    if (parent == ref_offset) {
     ret = 0;
     break;
    }
    if (ref_offset < parent)
     break;
   } else {
    if (root_objectid == ref_offset) {
     ret = 0;
     break;
    }
    if (ref_offset < root_objectid)
     break;
   }
  }
  ptr += btrfs_extent_inline_ref_size(type);
 }

 if (unlikely(ptr > end)) {
  ret = -EUCLEAN;
  btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);
  btrfs_crit(fs_info,
"overrun extent record at slot %d while looking for inline extent for root %llu owner %llu offset %llu parent %llu",
      path->slots[0], root_objectid, owner, offset, parent);
  goto out;
 }

 if (ret == -ENOENT && insert) {
  if (item_size + extra_size >=
      BTRFS_MAX_EXTENT_ITEM_SIZE(root)) {
   ret = -EAGAIN;
   goto out;
  }

  if (path->slots[0] + 1 < btrfs_header_nritems(path->nodes[0])) {
   struct btrfs_key tmp_key;

   btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &tmp_key, path->slots[0] + 1);
   if (tmp_key.objectid == bytenr &&
       tmp_key.type < BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
    ret = -EAGAIN;
    goto out;
   }
   goto out_no_entry;
  }

  if (!path->keep_locks) {
   btrfs_release_path(path);
   path->keep_locks = 1;
   goto again;
  }

  /*
 * To add new inline back ref, we have to make sure
 * there is no corresponding back ref item.
 * For simplicity, we just do not add new inline back
 * ref if there is any kind of item for this block
 */
  if (find_next_key(path, 0, &key) == 0 &&
      key.objectid == bytenr &&
      key.type < BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
   ret = -EAGAIN;
   goto out;
  }
 }
out_no_entry:
 *ref_ret = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
out:
 if (path->keep_locks) {
  path->keep_locks = 0;
  btrfs_unlock_up_safe(path, 1);
 }
 if (insert)
  path->search_for_extension = 0;
 return ret;
}

/*
 * helper to add new inline back ref
 */
static noinline_for_stack
void setup_inline_extent_backref(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_path *path,
     struct btrfs_extent_inline_ref *iref,
     u64 parent, u64 root_objectid,
     u64 owner, u64 offset, int refs_to_add,
     struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 unsigned long ptr;
 unsigned long end;
 unsigned long item_offset;
 u64 refs;
 int size;
 int type;

 leaf = path->nodes[0];
 ei = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
 item_offset = (unsigned long)iref - (unsigned long)ei;

 type = extent_ref_type(parent, owner);
 size = btrfs_extent_inline_ref_size(type);

 btrfs_extend_item(trans, path, size);

 ei = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
 refs = btrfs_extent_refs(leaf, ei);
 refs += refs_to_add;
 btrfs_set_extent_refs(leaf, ei, refs);
 if (extent_op)
  __run_delayed_extent_op(extent_op, leaf, ei);

 ptr = (unsigned long)ei + item_offset;
 end = (unsigned long)ei + btrfs_item_size(leaf, path->slots[0]);
 if (ptr < end - size)
  memmove_extent_buffer(leaf, ptr + size, ptr,
          end - size - ptr);

 iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
 btrfs_set_extent_inline_ref_type(leaf, iref, type);
 if (type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
  struct btrfs_extent_data_ref *dref;
  dref = (struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
  btrfs_set_extent_data_ref_root(leaf, dref, root_objectid);
  btrfs_set_extent_data_ref_objectid(leaf, dref, owner);
  btrfs_set_extent_data_ref_offset(leaf, dref, offset);
  btrfs_set_extent_data_ref_count(leaf, dref, refs_to_add);
 } else if (type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY) {
  struct btrfs_shared_data_ref *sref;
  sref = (struct btrfs_shared_data_ref *)(iref + 1);
  btrfs_set_shared_data_ref_count(leaf, sref, refs_to_add);
  btrfs_set_extent_inline_ref_offset(leaf, iref, parent);
 } else if (type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY) {
  btrfs_set_extent_inline_ref_offset(leaf, iref, parent);
 } else {
  btrfs_set_extent_inline_ref_offset(leaf, iref, root_objectid);
 }
}

static int lookup_extent_backref(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_path *path,
     struct btrfs_extent_inline_ref **ref_ret,
     u64 bytenr, u64 num_bytes, u64 parent,
     u64 root_objectid, u64 owner, u64 offset)
{
 int ret;

 ret = lookup_inline_extent_backref(trans, path, ref_ret, bytenr,
        num_bytes, parent, root_objectid,
        owner, offset, 0);
 if (ret != -ENOENT)
  return ret;

 btrfs_release_path(path);
 *ref_ret = NULL;

 if (owner < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID) {
  ret = lookup_tree_block_ref(trans, path, bytenr, parent,
         root_objectid);
 } else {
  ret = lookup_extent_data_ref(trans, path, bytenr, parent,
          root_objectid, owner, offset);
 }
 return ret;
}

/*
 * helper to update/remove inline back ref
 */
static noinline_for_stack int update_inline_extent_backref(
      struct btrfs_trans_handle *trans,
      struct btrfs_path *path,
      struct btrfs_extent_inline_ref *iref,
      int refs_to_mod,
      struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
 struct btrfs_fs_info *fs_info = leaf->fs_info;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct btrfs_extent_data_ref *dref = NULL;
 struct btrfs_shared_data_ref *sref = NULL;
 unsigned long ptr;
 unsigned long end;
 u32 item_size;
 int size;
 int type;
 u64 refs;

 ei = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
 refs = btrfs_extent_refs(leaf, ei);
 if (unlikely(refs_to_mod < 0 && refs + refs_to_mod <= 0)) {
  struct btrfs_key key;
  u32 extent_size;

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
   extent_size = fs_info->nodesize;
  else
   extent_size = key.offset;
  btrfs_print_leaf(leaf);
  btrfs_err(fs_info,
 "invalid refs_to_mod for extent %llu num_bytes %u, has %d expect >= -%llu",
     key.objectid, extent_size, refs_to_mod, refs);
  return -EUCLEAN;
 }
 refs += refs_to_mod;
 btrfs_set_extent_refs(leaf, ei, refs);
 if (extent_op)
  __run_delayed_extent_op(extent_op, leaf, ei);

 type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref, BTRFS_REF_TYPE_ANY);
 /*
 * Function btrfs_get_extent_inline_ref_type() has already printed
 * error messages.
 */
 if (unlikely(type == BTRFS_REF_TYPE_INVALID))
  return -EUCLEAN;

 if (type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
  dref = (struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
  refs = btrfs_extent_data_ref_count(leaf, dref);
 } else if (type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY) {
  sref = (struct btrfs_shared_data_ref *)(iref + 1);
  refs = btrfs_shared_data_ref_count(leaf, sref);
 } else {
  refs = 1;
  /*
 * For tree blocks we can only drop one ref for it, and tree
 * blocks should not have refs > 1.
 *
 * Furthermore if we're inserting a new inline backref, we
 * won't reach this path either. That would be
 * setup_inline_extent_backref().
 */
  if (unlikely(refs_to_mod != -1)) {
   struct btrfs_key key;

   btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);

   btrfs_print_leaf(leaf);
   btrfs_err(fs_info,
   "invalid refs_to_mod for tree block %llu, has %d expect -1",
      key.objectid, refs_to_mod);
   return -EUCLEAN;
  }
 }

 if (unlikely(refs_to_mod < 0 && refs < -refs_to_mod)) {
  struct btrfs_key key;
  u32 extent_size;

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
   extent_size = fs_info->nodesize;
  else
   extent_size = key.offset;
  btrfs_print_leaf(leaf);
  btrfs_err(fs_info,
"invalid refs_to_mod for backref entry, iref %lu extent %llu num_bytes %u, has %d expect >= -%llu",
     (unsigned long)iref, key.objectid, extent_size,
     refs_to_mod, refs);
  return -EUCLEAN;
 }
 refs += refs_to_mod;

 if (refs > 0) {
  if (type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY)
   btrfs_set_extent_data_ref_count(leaf, dref, refs);
  else
   btrfs_set_shared_data_ref_count(leaf, sref, refs);
 } else {
  size =  btrfs_extent_inline_ref_size(type);
  item_size = btrfs_item_size(leaf, path->slots[0]);
  ptr = (unsigned long)iref;
  end = (unsigned long)ei + item_size;
  if (ptr + size < end)
   memmove_extent_buffer(leaf, ptr, ptr + size,
           end - ptr - size);
  item_size -= size;
  btrfs_truncate_item(trans, path, item_size, 1);
 }
 return 0;
}

static noinline_for_stack
int insert_inline_extent_backref(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_path *path,
     u64 bytenr, u64 num_bytes, u64 parent,
     u64 root_objectid, u64 owner,
     u64 offset, int refs_to_add,
     struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 int ret;

 ret = lookup_inline_extent_backref(trans, path, &iref, bytenr,
        num_bytes, parent, root_objectid,
        owner, offset, 1);
 if (ret == 0) {
  /*
 * We're adding refs to a tree block we already own, this
 * should not happen at all.
 */
  if (owner < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID) {
   btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);
   btrfs_crit(trans->fs_info,
"adding refs to an existing tree ref, bytenr %llu num_bytes %llu root_objectid %llu slot %u",
       bytenr, num_bytes, root_objectid, path->slots[0]);
   return -EUCLEAN;
  }
  ret = update_inline_extent_backref(trans, path, iref,
         refs_to_add, extent_op);
 } else if (ret == -ENOENT) {
  setup_inline_extent_backref(trans, path, iref, parent,
         root_objectid, owner, offset,
         refs_to_add, extent_op);
  ret = 0;
 }
 return ret;
}

static int remove_extent_backref(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root,
     struct btrfs_path *path,
     struct btrfs_extent_inline_ref *iref,
     int refs_to_drop, int is_data)
{
 int ret = 0;

 BUG_ON(!is_data && refs_to_drop != 1);
 if (iref)
  ret = update_inline_extent_backref(trans, path, iref,
         -refs_to_drop, NULL);
 else if (is_data)
  ret = remove_extent_data_ref(trans, root, path, refs_to_drop);
 else
  ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
 return ret;
}

static int btrfs_issue_discard(struct block_device *bdev, u64 start, u64 len,
          u64 *discarded_bytes)
{
 int j, ret = 0;
 u64 bytes_left, end;
 u64 aligned_start = ALIGN(start, SECTOR_SIZE);

 /* Adjust the range to be aligned to 512B sectors if necessary. */
 if (start != aligned_start) {
  len -= aligned_start - start;
  len = round_down(len, SECTOR_SIZE);
  start = aligned_start;
 }

 *discarded_bytes = 0;

 if (!len)
  return 0;

 end = start + len;
 bytes_left = len;

 /* Skip any superblocks on this device. */
 for (j = 0; j < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; j++) {
  u64 sb_start = btrfs_sb_offset(j);
  u64 sb_end = sb_start + BTRFS_SUPER_INFO_SIZE;
  u64 size = sb_start - start;

  if (!in_range(sb_start, start, bytes_left) &&
      !in_range(sb_end, start, bytes_left) &&
      !in_range(start, sb_start, BTRFS_SUPER_INFO_SIZE))
   continue;

  /*
 * Superblock spans beginning of range.  Adjust start and
 * try again.
 */
  if (sb_start <= start) {
   start += sb_end - start;
   if (start > end) {
    bytes_left = 0;
    break;
   }
   bytes_left = end - start;
   continue;
  }

  if (size) {
   ret = blkdev_issue_discard(bdev, start >> SECTOR_SHIFT,
         size >> SECTOR_SHIFT,
         GFP_NOFS);
   if (!ret)
    *discarded_bytes += size;
   else if (ret != -EOPNOTSUPP)
    return ret;
  }

  start = sb_end;
  if (start > end) {
   bytes_left = 0;
   break;
  }
  bytes_left = end - start;
 }

 while (bytes_left) {
  u64 bytes_to_discard = min(BTRFS_MAX_DISCARD_CHUNK_SIZE, bytes_left);

  ret = blkdev_issue_discard(bdev, start >> SECTOR_SHIFT,
        bytes_to_discard >> SECTOR_SHIFT,
        GFP_NOFS);

  if (ret) {
   if (ret != -EOPNOTSUPP)
    break;
   continue;
  }

  start += bytes_to_discard;
  bytes_left -= bytes_to_discard;
  *discarded_bytes += bytes_to_discard;

  if (btrfs_trim_interrupted()) {
   ret = -ERESTARTSYS;
   break;
  }
 }

 return ret;
}

static int do_discard_extent(struct btrfs_discard_stripe *stripe, u64 *bytes)
{
 struct btrfs_device *dev = stripe->dev;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = dev->fs_info;
 struct btrfs_dev_replace *dev_replace = &fs_info->dev_replace;
 u64 phys = stripe->physical;
 u64 len = stripe->length;
 u64 discarded = 0;
 int ret = 0;

 /* Zone reset on a zoned filesystem */
 if (btrfs_can_zone_reset(dev, phys, len)) {
  u64 src_disc;

  ret = btrfs_reset_device_zone(dev, phys, len, &discarded);
  if (ret)
   goto out;

  if (!btrfs_dev_replace_is_ongoing(dev_replace) ||
      dev != dev_replace->srcdev)
   goto out;

  src_disc = discarded;

  /* Send to replace target as well */
  ret = btrfs_reset_device_zone(dev_replace->tgtdev, phys, len,
           &discarded);
  discarded += src_disc;
 } else if (bdev_max_discard_sectors(stripe->dev->bdev)) {
  ret = btrfs_issue_discard(dev->bdev, phys, len, &discarded);
 } else {
  ret = 0;
  *bytes = 0;
 }

out:
 *bytes = discarded;
 return ret;
}

int btrfs_discard_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 bytenr,
    u64 num_bytes, u64 *actual_bytes)
{
 int ret = 0;
 u64 discarded_bytes = 0;
 u64 end = bytenr + num_bytes;
 u64 cur = bytenr;

 /*
 * Avoid races with device replace and make sure the devices in the
 * stripes don't go away while we are discarding.
 */
 btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 while (cur < end) {
  struct btrfs_discard_stripe *stripes;
  unsigned int num_stripes;
  int i;

  num_bytes = end - cur;
  stripes = btrfs_map_discard(fs_info, cur, &num_bytes, &num_stripes);
  if (IS_ERR(stripes)) {
   ret = PTR_ERR(stripes);
   if (ret == -EOPNOTSUPP)
    ret = 0;
   break;
  }

  for (i = 0; i < num_stripes; i++) {
   struct btrfs_discard_stripe *stripe = stripes + i;
   u64 bytes;

   if (!stripe->dev->bdev) {
    ASSERT(btrfs_test_opt(fs_info, DEGRADED));
    continue;
   }

   if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE,
     &stripe->dev->dev_state))
    continue;

   ret = do_discard_extent(stripe, &bytes);
   if (ret) {
    /*
 * Keep going if discard is not supported by the
 * device.
 */
    if (ret != -EOPNOTSUPP)
     break;
    ret = 0;
   } else {
    discarded_bytes += bytes;
   }
  }
  kfree(stripes);
  if (ret)
   break;
  cur += num_bytes;
 }
 btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 if (actual_bytes)
  *actual_bytes = discarded_bytes;
 return ret;
}

/* Can return -ENOMEM */
int btrfs_inc_extent_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct btrfs_ref *generic_ref)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 int ret;

 ASSERT(generic_ref->type != BTRFS_REF_NOT_SET &&
        generic_ref->action);
 BUG_ON(generic_ref->type == BTRFS_REF_METADATA &&
        generic_ref->ref_root == BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);

 if (generic_ref->type == BTRFS_REF_METADATA)
  ret = btrfs_add_delayed_tree_ref(trans, generic_ref, NULL);
 else
  ret = btrfs_add_delayed_data_ref(trans, generic_ref, 0);

 btrfs_ref_tree_mod(fs_info, generic_ref);

 return ret;
}

/*
 * Insert backreference for a given extent.
 *
 * The counterpart is in __btrfs_free_extent(), with examples and more details
 * how it works.
 *
 * @trans:     Handle of transaction
 *
 * @node:     The delayed ref node used to get the bytenr/length for
 *     extent whose references are incremented.
 *
 * @extent_op       Pointer to a structure, holding information necessary when
 *                  updating a tree block's flags
 *
 */
static int __btrfs_inc_extent_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
      const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
      struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_extent_item *item;
 struct btrfs_key key;
 u64 bytenr = node->bytenr;
 u64 num_bytes = node->num_bytes;
 u64 owner = btrfs_delayed_ref_owner(node);
 u64 offset = btrfs_delayed_ref_offset(node);
 u64 refs;
 int refs_to_add = node->ref_mod;
 int ret;

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

 /* this will setup the path even if it fails to insert the back ref */
 ret = insert_inline_extent_backref(trans, path, bytenr, num_bytes,
        node->parent, node->ref_root, owner,
        offset, refs_to_add, extent_op);
 if ((ret < 0 && ret != -EAGAIN) || !ret)
  return ret;

 /*
 * Ok we had -EAGAIN which means we didn't have space to insert and
 * inline extent ref, so just update the reference count and add a
 * normal backref.
 */
 leaf = path->nodes[0];
 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
 item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
 refs = btrfs_extent_refs(leaf, item);
 btrfs_set_extent_refs(leaf, item, refs + refs_to_add);
 if (extent_op)
  __run_delayed_extent_op(extent_op, leaf, item);

 btrfs_release_path(path);

 /* now insert the actual backref */
 if (owner < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID) {
  ret = insert_tree_block_ref(trans, path, node, bytenr);
  if (ret)
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 } else {
  ret = insert_extent_data_ref(trans, path, node, bytenr);
  if (ret)
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 }

 return ret;
}

static void free_head_ref_squota_rsv(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         const struct btrfs_delayed_ref_head *href)
{
 u64 root = href->owning_root;

 /*
 * Don't check must_insert_reserved, as this is called from contexts
 * where it has already been unset.
 */
 if (btrfs_qgroup_mode(fs_info) != BTRFS_QGROUP_MODE_SIMPLE ||
     !href->is_data || !btrfs_is_fstree(root))
  return;

 btrfs_qgroup_free_refroot(fs_info, root, href->reserved_bytes,
      BTRFS_QGROUP_RSV_DATA);
}

static int run_delayed_data_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct btrfs_delayed_ref_head *href,
    const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
    struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op,
    bool insert_reserved)
{
 int ret = 0;
 u64 parent = 0;
 u64 flags = 0;

 trace_run_delayed_data_ref(trans->fs_info, node);

 if (node->type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY)
  parent = node->parent;

 if (node->action == BTRFS_ADD_DELAYED_REF && insert_reserved) {
  struct btrfs_key key;
  struct btrfs_squota_delta delta = {
   .root = href->owning_root,
   .num_bytes = node->num_bytes,
   .is_data = true,
   .is_inc = true,
   .generation = trans->transid,
  };
  u64 owner = btrfs_delayed_ref_owner(node);
  u64 offset = btrfs_delayed_ref_offset(node);

  if (extent_op)
   flags |= extent_op->flags_to_set;

  key.objectid = node->bytenr;
  key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
  key.offset = node->num_bytes;

  ret = alloc_reserved_file_extent(trans, parent, node->ref_root,
       flags, owner, offset, &key,
       node->ref_mod,
       href->owning_root);
  free_head_ref_squota_rsv(trans->fs_info, href);
  if (!ret)
   ret = btrfs_record_squota_delta(trans->fs_info, &delta);
 } else if (node->action == BTRFS_ADD_DELAYED_REF) {
  ret = __btrfs_inc_extent_ref(trans, node, extent_op);
 } else if (node->action == BTRFS_DROP_DELAYED_REF) {
  ret = __btrfs_free_extent(trans, href, node, extent_op);
 } else {
  BUG();
 }
 return ret;
}

static void __run_delayed_extent_op(struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op,
        struct extent_buffer *leaf,
        struct btrfs_extent_item *ei)
{
 u64 flags = btrfs_extent_flags(leaf, ei);
 if (extent_op->update_flags) {
  flags |= extent_op->flags_to_set;
  btrfs_set_extent_flags(leaf, ei, flags);
 }

 if (extent_op->update_key) {
  struct btrfs_tree_block_info *bi;
  BUG_ON(!(flags & BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK));
  bi = (struct btrfs_tree_block_info *)(ei + 1);
  btrfs_set_tree_block_key(leaf, bi, &extent_op->key);
 }
}

static int run_delayed_extent_op(struct btrfs_trans_handle *trans,
     const struct btrfs_delayed_ref_head *head,
     struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root;
 struct btrfs_key key;
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct extent_buffer *leaf;
 u32 item_size;
 int ret;
 int metadata = 1;

 if (TRANS_ABORTED(trans))
  return 0;

 if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA))
  metadata = 0;

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

 key.objectid = head->bytenr;

 if (metadata) {
  key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
  key.offset = head->level;
 } else {
  key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
  key.offset = head->num_bytes;
 }

 root = btrfs_extent_root(fs_info, key.objectid);
again:
 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
 if (ret < 0) {
  return ret;
 } else if (ret > 0) {
  if (metadata) {
   if (path->slots[0] > 0) {
    path->slots[0]--;
    btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key,
            path->slots[0]);
    if (key.objectid == head->bytenr &&
        key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
        key.offset == head->num_bytes)
     ret = 0;
   }
   if (ret > 0) {
    btrfs_release_path(path);
    metadata = 0;

    key.objectid = head->bytenr;
    key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
    key.offset = head->num_bytes;
    goto again;
   }
  } else {
   ret = -EUCLEAN;
   btrfs_err(fs_info,
    "missing extent item for extent %llu num_bytes %llu level %d",
      head->bytenr, head->num_bytes, head->level);
   return ret;
  }
 }

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

 if (unlikely(item_size < sizeof(*ei))) {
  ret = -EUCLEAN;
  btrfs_err(fs_info,
     "unexpected extent item size, has %u expect >= %zu",
     item_size, sizeof(*ei));
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  return ret;
 }

 ei = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
 __run_delayed_extent_op(extent_op, leaf, ei);

 return ret;
}

static int run_delayed_tree_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct btrfs_delayed_ref_head *href,
    const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
    struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op,
    bool insert_reserved)
{
 int ret = 0;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 u64 parent = 0;
 u64 ref_root = 0;

 trace_run_delayed_tree_ref(trans->fs_info, node);

 if (node->type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY)
  parent = node->parent;
 ref_root = node->ref_root;

 if (unlikely(node->ref_mod != 1)) {
  btrfs_err(trans->fs_info,
 "btree block %llu has %d references rather than 1: action %d ref_root %llu parent %llu",
     node->bytenr, node->ref_mod, node->action, ref_root,
     parent);
  return -EUCLEAN;
 }
 if (node->action == BTRFS_ADD_DELAYED_REF && insert_reserved) {
  struct btrfs_squota_delta delta = {
   .root = href->owning_root,
   .num_bytes = fs_info->nodesize,
   .is_data = false,
   .is_inc = true,
   .generation = trans->transid,
  };

  ret = alloc_reserved_tree_block(trans, node, extent_op);
  if (!ret)
   btrfs_record_squota_delta(fs_info, &delta);
 } else if (node->action == BTRFS_ADD_DELAYED_REF) {
  ret = __btrfs_inc_extent_ref(trans, node, extent_op);
 } else if (node->action == BTRFS_DROP_DELAYED_REF) {
  ret = __btrfs_free_extent(trans, href, node, extent_op);
 } else {
  BUG();
 }
 return ret;
}

/* helper function to actually process a single delayed ref entry */
static int run_one_delayed_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_delayed_ref_head *href,
          const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
          struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op,
          bool insert_reserved)
{
 int ret = 0;

 if (TRANS_ABORTED(trans)) {
  if (insert_reserved) {
   btrfs_pin_extent(trans, node->bytenr, node->num_bytes, 1);
   free_head_ref_squota_rsv(trans->fs_info, href);
  }
  return 0;
 }

 if (node->type == BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY ||
     node->type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY)
  ret = run_delayed_tree_ref(trans, href, node, extent_op,
        insert_reserved);
 else if (node->type == BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY ||
   node->type == BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY)
  ret = run_delayed_data_ref(trans, href, node, extent_op,
        insert_reserved);
 else if (node->type == BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY)
  ret = 0;
 else
  BUG();
 if (ret && insert_reserved)
  btrfs_pin_extent(trans, node->bytenr, node->num_bytes, 1);
 if (ret < 0)
  btrfs_err(trans->fs_info,
"failed to run delayed ref for logical %llu num_bytes %llu type %u action %u ref_mod %d: %d",
     node->bytenr, node->num_bytes, node->type,
     node->action, node->ref_mod, ret);
 return ret;
}

static struct btrfs_delayed_extent_op *cleanup_extent_op(
    struct btrfs_delayed_ref_head *head)
{
 struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op = head->extent_op;

 if (!extent_op)
  return NULL;

 if (head->must_insert_reserved) {
  head->extent_op = NULL;
  btrfs_free_delayed_extent_op(extent_op);
  return NULL;
 }
 return extent_op;
}

static int run_and_cleanup_extent_op(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_delayed_ref_head *head)
{
 struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op;
 int ret;

 extent_op = cleanup_extent_op(head);
 if (!extent_op)
  return 0;
 head->extent_op = NULL;
 spin_unlock(&head->lock);
 ret = run_delayed_extent_op(trans, head, extent_op);
 btrfs_free_delayed_extent_op(extent_op);
 return ret ? ret : 1;
}

u64 btrfs_cleanup_ref_head_accounting(struct btrfs_fs_info *fs_info,
      struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs,
      struct btrfs_delayed_ref_head *head)
{
 u64 ret = 0;

 /*
 * We had csum deletions accounted for in our delayed refs rsv, we need
 * to drop the csum leaves for this update from our delayed_refs_rsv.
 */
 if (head->total_ref_mod < 0 && head->is_data) {
  int nr_csums;

  spin_lock(&delayed_refs->lock);
  delayed_refs->pending_csums -= head->num_bytes;
  spin_unlock(&delayed_refs->lock);
  nr_csums = btrfs_csum_bytes_to_leaves(fs_info, head->num_bytes);

  btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 0, nr_csums);

  ret = btrfs_calc_delayed_ref_csum_bytes(fs_info, nr_csums);
 }
 /* must_insert_reserved can be set only if we didn't run the head ref. */
 if (head->must_insert_reserved)
  free_head_ref_squota_rsv(fs_info, head);

 return ret;
}

static int cleanup_ref_head(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_delayed_ref_head *head,
       u64 *bytes_released)
{

 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 int ret;

 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;

 ret = run_and_cleanup_extent_op(trans, head);
 if (ret < 0) {
  btrfs_unselect_ref_head(delayed_refs, head);
  btrfs_debug(fs_info, "run_delayed_extent_op returned %d", ret);
  return ret;
 } else if (ret) {
  return ret;
 }

 /*
 * Need to drop our head ref lock and re-acquire the delayed ref lock
 * and then re-check to make sure nobody got added.
 */
 spin_unlock(&head->lock);
 spin_lock(&delayed_refs->lock);
 spin_lock(&head->lock);
 if (!RB_EMPTY_ROOT(&head->ref_tree.rb_root) || head->extent_op) {
  spin_unlock(&head->lock);
  spin_unlock(&delayed_refs->lock);
  return 1;
 }
 btrfs_delete_ref_head(fs_info, delayed_refs, head);
 spin_unlock(&head->lock);
 spin_unlock(&delayed_refs->lock);

 if (head->must_insert_reserved) {
  btrfs_pin_extent(trans, head->bytenr, head->num_bytes, 1);
  if (head->is_data) {
   struct btrfs_root *csum_root;

   csum_root = btrfs_csum_root(fs_info, head->bytenr);
   ret = btrfs_del_csums(trans, csum_root, head->bytenr,
           head->num_bytes);
  }
 }

 *bytes_released += btrfs_cleanup_ref_head_accounting(fs_info, delayed_refs, head);

 trace_run_delayed_ref_head(fs_info, head, 0);
 btrfs_delayed_ref_unlock(head);
 btrfs_put_delayed_ref_head(head);
 return ret;
}

static int btrfs_run_delayed_refs_for_head(struct btrfs_trans_handle *trans,
        struct btrfs_delayed_ref_head *locked_ref,
        u64 *bytes_released)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op;
 struct btrfs_delayed_ref_node *ref;
 bool must_insert_reserved;
 int ret;

 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;

 lockdep_assert_held(&locked_ref->mutex);
 lockdep_assert_held(&locked_ref->lock);

 while ((ref = btrfs_select_delayed_ref(locked_ref))) {
  if (ref->seq &&
      btrfs_check_delayed_seq(fs_info, ref->seq)) {
   spin_unlock(&locked_ref->lock);
   btrfs_unselect_ref_head(delayed_refs, locked_ref);
   return -EAGAIN;
  }

  rb_erase_cached(&ref->ref_node, &locked_ref->ref_tree);
  RB_CLEAR_NODE(&ref->ref_node);
  if (!list_empty(&ref->add_list))
   list_del(&ref->add_list);
  /*
 * When we play the delayed ref, also correct the ref_mod on
 * head
 */
  switch (ref->action) {
  case BTRFS_ADD_DELAYED_REF:
  case BTRFS_ADD_DELAYED_EXTENT:
   locked_ref->ref_mod -= ref->ref_mod;
   break;
  case BTRFS_DROP_DELAYED_REF:
   locked_ref->ref_mod += ref->ref_mod;
   break;
  default:
   WARN_ON(1);
  }

  /*
 * Record the must_insert_reserved flag before we drop the
 * spin lock.
 */
  must_insert_reserved = locked_ref->must_insert_reserved;
  /*
 * Unsetting this on the head ref relinquishes ownership of
 * the rsv_bytes, so it is critical that every possible code
 * path from here forward frees all reserves including qgroup
 * reserve.
 */
  locked_ref->must_insert_reserved = false;

  extent_op = locked_ref->extent_op;
  locked_ref->extent_op = NULL;
  spin_unlock(&locked_ref->lock);

  ret = run_one_delayed_ref(trans, locked_ref, ref, extent_op,
       must_insert_reserved);
  btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1, 0);
  *bytes_released += btrfs_calc_delayed_ref_bytes(fs_info, 1);

  btrfs_free_delayed_extent_op(extent_op);
  if (ret) {
   btrfs_unselect_ref_head(delayed_refs, locked_ref);
   btrfs_put_delayed_ref(ref);
   return ret;
  }

  btrfs_put_delayed_ref(ref);
  cond_resched();

  spin_lock(&locked_ref->lock);
  btrfs_merge_delayed_refs(fs_info, delayed_refs, locked_ref);
 }

 return 0;
}

/*
 * Returns 0 on success or if called with an already aborted transaction.
 * Returns -ENOMEM or -EIO on failure and will abort the transaction.
 */
static noinline int __btrfs_run_delayed_refs(struct btrfs_trans_handle *trans,
          u64 min_bytes)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 struct btrfs_delayed_ref_head *locked_ref = NULL;
 int ret;
 unsigned long count = 0;
 unsigned long max_count = 0;
 u64 bytes_processed = 0;

 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;
 if (min_bytes == 0) {
  /*
 * We may be subject to a harmless race if some task is
 * concurrently adding or removing a delayed ref, so silence
 * KCSAN and similar tools.
 */
  max_count = data_race(delayed_refs->num_heads_ready);
  min_bytes = U64_MAX;
 }

 do {
  if (!locked_ref) {
   locked_ref = btrfs_select_ref_head(fs_info, delayed_refs);
   if (IS_ERR_OR_NULL(locked_ref)) {
    if (PTR_ERR(locked_ref) == -EAGAIN) {
     continue;
    } else {
     break;
    }
   }
   count++;
  }
  /*
 * We need to try and merge add/drops of the same ref since we
 * can run into issues with relocate dropping the implicit ref
 * and then it being added back again before the drop can
 * finish.  If we merged anything we need to re-loop so we can
 * get a good ref.
 * Or we can get node references of the same type that weren't
 * merged when created due to bumps in the tree mod seq, and
 * we need to merge them to prevent adding an inline extent
 * backref before dropping it (triggering a BUG_ON at
 * insert_inline_extent_backref()).
 */
  spin_lock(&locked_ref->lock);
  btrfs_merge_delayed_refs(fs_info, delayed_refs, locked_ref);

  ret = btrfs_run_delayed_refs_for_head(trans, locked_ref, &bytes_processed);
  if (ret < 0 && ret != -EAGAIN) {
   /*
 * Error, btrfs_run_delayed_refs_for_head already
 * unlocked everything so just bail out
 */
   return ret;
  } else if (!ret) {
   /*
 * Success, perform the usual cleanup of a processed
 * head
 */
   ret = cleanup_ref_head(trans, locked_ref, &bytes_processed);
   if (ret > 0 ) {
    /* We dropped our lock, we need to loop. */
    ret = 0;
    continue;
   } else if (ret) {
    return ret;
   }
  }

  /*
 * Either success case or btrfs_run_delayed_refs_for_head
 * returned -EAGAIN, meaning we need to select another head
 */

  locked_ref = NULL;
  cond_resched();
 } while ((min_bytes != U64_MAX && bytes_processed < min_bytes) ||
   (max_count > 0 && count < max_count) ||
   locked_ref);

 return 0;
}

#ifdef SCRAMBLE_DELAYED_REFS
/*
 * Normally delayed refs get processed in ascending bytenr order. This
 * correlates in most cases to the order added. To expose dependencies on this
 * order, we start to process the tree in the middle instead of the beginning
 */
static u64 find_middle(struct rb_root *root)
{
 struct rb_node *n = root->rb_node;
 struct btrfs_delayed_ref_node *entry;
 int alt = 1;
 u64 middle;
 u64 first = 0, last = 0;

 n = rb_first(root);
 if (n) {
  entry = rb_entry(n, struct btrfs_delayed_ref_node, rb_node);
  first = entry->bytenr;
 }
 n = rb_last(root);
 if (n) {
  entry = rb_entry(n, struct btrfs_delayed_ref_node, rb_node);
  last = entry->bytenr;
 }
 n = root->rb_node;

 while (n) {
  entry = rb_entry(n, struct btrfs_delayed_ref_node, rb_node);
  WARN_ON(!entry->in_tree);

  middle = entry->bytenr;

  if (alt)
   n = n->rb_left;
  else
   n = n->rb_right;

  alt = 1 - alt;
 }
 return middle;
}
#endif

/*
 * Start processing the delayed reference count updates and extent insertions
 * we have queued up so far.
 *
 * @trans: Transaction handle.
 * @min_bytes: How many bytes of delayed references to process. After this
 * many bytes we stop processing delayed references if there are
 * any more. If 0 it means to run all existing delayed references,
 * but not new ones added after running all existing ones.
 * Use (u64)-1 (U64_MAX) to run all existing delayed references
 * plus any new ones that are added.
 *
 * Returns 0 on success or if called with an aborted transaction
 * Returns <0 on error and aborts the transaction
 */
int btrfs_run_delayed_refs(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 min_bytes)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 int ret;

 /* We'll clean this up in btrfs_cleanup_transaction */
 if (TRANS_ABORTED(trans))
  return 0;

 if (test_bit(BTRFS_FS_CREATING_FREE_SPACE_TREE, &fs_info->flags))
  return 0;

 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;
again:
#ifdef SCRAMBLE_DELAYED_REFS
 delayed_refs->run_delayed_start = find_middle(&delayed_refs->root);
#endif
 ret = __btrfs_run_delayed_refs(trans, min_bytes);
 if (ret < 0) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  return ret;
 }

 if (min_bytes == U64_MAX) {
  btrfs_create_pending_block_groups(trans);

  spin_lock(&delayed_refs->lock);
  if (xa_empty(&delayed_refs->head_refs)) {
   spin_unlock(&delayed_refs->lock);
   return 0;
  }
  spin_unlock(&delayed_refs->lock);

  cond_resched();
  goto again;
 }

 return 0;
}

int btrfs_set_disk_extent_flags(struct btrfs_trans_handle *trans,
    struct extent_buffer *eb, u64 flags)
{
 struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op;
 int ret;

 extent_op = btrfs_alloc_delayed_extent_op();
 if (!extent_op)
  return -ENOMEM;

 extent_op->flags_to_set = flags;
 extent_op->update_flags = true;
 extent_op->update_key = false;

 ret = btrfs_add_delayed_extent_op(trans, eb->start, eb->len,
       btrfs_header_level(eb), extent_op);
 if (ret)
  btrfs_free_delayed_extent_op(extent_op);
 return ret;
}

static noinline int check_delayed_ref(struct btrfs_inode *inode,
          struct btrfs_path *path,
          u64 offset, u64 bytenr)
{
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_delayed_ref_head *head;
 struct btrfs_delayed_ref_node *ref;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 struct btrfs_transaction *cur_trans;
 struct rb_node *node;
 int ret = 0;

 spin_lock(&root->fs_info->trans_lock);
 cur_trans = root->fs_info->running_transaction;
 if (cur_trans)
  refcount_inc(&cur_trans->use_count);
 spin_unlock(&root->fs_info->trans_lock);
 if (!cur_trans)
  return 0;

 delayed_refs = &cur_trans->delayed_refs;
 spin_lock(&delayed_refs->lock);
 head = btrfs_find_delayed_ref_head(root->fs_info, delayed_refs, bytenr);
 if (!head) {
  spin_unlock(&delayed_refs->lock);
  btrfs_put_transaction(cur_trans);
  return 0;
 }

 if (!mutex_trylock(&head->mutex)) {
  if (path->nowait) {
   spin_unlock(&delayed_refs->lock);
   btrfs_put_transaction(cur_trans);
   return -EAGAIN;
  }

  refcount_inc(&head->refs);
  spin_unlock(&delayed_refs->lock);

  btrfs_release_path(path);

  /*
 * Mutex was contended, block until it's released and let
 * caller try again
 */
  mutex_lock(&head->mutex);
  mutex_unlock(&head->mutex);
  btrfs_put_delayed_ref_head(head);
  btrfs_put_transaction(cur_trans);
  return -EAGAIN;
 }
 spin_unlock(&delayed_refs->lock);

 spin_lock(&head->lock);
 /*
 * XXX: We should replace this with a proper search function in the
 * future.
 */
 for (node = rb_first_cached(&head->ref_tree); node;
      node = rb_next(node)) {
  u64 ref_owner;
  u64 ref_offset;

  ref = rb_entry(node, struct btrfs_delayed_ref_node, ref_node);
  /* If it's a shared ref we know a cross reference exists */
  if (ref->type != BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY) {
   ret = 1;
   break;
  }

  ref_owner = btrfs_delayed_ref_owner(ref);
  ref_offset = btrfs_delayed_ref_offset(ref);

  /*
 * If our ref doesn't match the one we're currently looking at
 * then we have a cross reference.
 */
  if (ref->ref_root != btrfs_root_id(root) ||
      ref_owner != btrfs_ino(inode) || ref_offset != offset) {
   ret = 1;
   break;
  }
 }
 spin_unlock(&head->lock);
 mutex_unlock(&head->mutex);
 btrfs_put_transaction(cur_trans);
 return ret;
}

/*
 * Check if there are references for a data extent other than the one belonging
 * to the given inode and offset.
 *
 * @inode:     The only inode we expect to find associated with the data extent.
 * @path:      A path to use for searching the extent tree.
 * @offset:    The only offset we expect to find associated with the data extent.
 * @bytenr:    The logical address of the data extent.
 *
 * When the extent does not have any other references other than the one we
 * expect to find, we always return a value of 0 with the path having a locked
 * leaf that contains the extent's extent item - this is necessary to ensure
 * we don't race with a task running delayed references, and our caller must
 * have such a path when calling check_delayed_ref() - it must lock a delayed
 * ref head while holding the leaf locked. In case the extent item is not found
 * in the extent tree, we return -ENOENT with the path having the leaf (locked)
 * where the extent item should be, in order to prevent races with another task
 * running delayed references, so that we don't miss any reference when calling
 * check_delayed_ref().
 *
 * Note: this may return false positives, and this is because we want to be
 *       quick here as we're called in write paths (when flushing delalloc and
 *       in the direct IO write path). For example we can have an extent with
 *       a single reference but that reference is not inlined, or we may have
 *       many references in the extent tree but we also have delayed references
 *       that cancel all the reference except the one for our inode and offset,
 *       but it would be expensive to do such checks and complex due to all
 *       locking to avoid races between the checks and flushing delayed refs,
 *       plus non-inline references may be located on leaves other than the one
 *       that contains the extent item in the extent tree. The important thing
 *       here is to not return false negatives and that the false positives are
 *       not very common.
 *
 * Returns: 0 if there are no cross references and with the path having a locked
 *          leaf from the extent tree that contains the extent's extent item.
 *
 *          1 if there are cross references (false positives can happen).
 *
 *          < 0 in case of an error. In case of -ENOENT the leaf in the extent
 *          tree where the extent item should be located at is read locked and
 *          accessible in the given path.
 */
static noinline int check_committed_ref(struct btrfs_inode *inode,
     struct btrfs_path *path,
     u64 offset, u64 bytenr)
{
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_root *extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, bytenr);
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_extent_data_ref *ref;
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct btrfs_key key;
 u32 item_size;
 u32 expected_size;
 int type;
 int ret;

 key.objectid = bytenr;
 key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
 key.offset = (u64)-1;

 ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0)
  return ret;
 if (ret == 0) {
  /*
 * Key with offset -1 found, there would have to exist an extent
 * item with such offset, but this is out of the valid range.
 */
  return -EUCLEAN;
 }

 if (path->slots[0] == 0)
  return -ENOENT;

 path->slots[0]--;
 leaf = path->nodes[0];
 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);

 if (key.objectid != bytenr || key.type != BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY)
  return -ENOENT;

 item_size = btrfs_item_size(leaf, path->slots[0]);
 ei = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_extent_item);
 expected_size = sizeof(*ei) + btrfs_extent_inline_ref_size(BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY);

 /* No inline refs; we need to bail before checking for owner ref. */
 if (item_size == sizeof(*ei))
  return 1;

 /* Check for an owner ref; skip over it to the real inline refs. */
 iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(ei + 1);
 type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref, BTRFS_REF_TYPE_DATA);
 if (btrfs_fs_incompat(fs_info, SIMPLE_QUOTA) && type == BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY) {
  expected_size += btrfs_extent_inline_ref_size(BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY);
  iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(iref + 1);
  type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref, BTRFS_REF_TYPE_DATA);
 }

 /* If extent item has more than 1 inline ref then it's shared */
 if (item_size != expected_size)
  return 1;

 /* If this extent has SHARED_DATA_REF then it's shared */
 if (type != BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY)
  return 1;

 ref = (struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
 if (btrfs_extent_refs(leaf, ei) !=
     btrfs_extent_data_ref_count(leaf, ref) ||
     btrfs_extent_data_ref_root(leaf, ref) != btrfs_root_id(root) ||
     btrfs_extent_data_ref_objectid(leaf, ref) != btrfs_ino(inode) ||
     btrfs_extent_data_ref_offset(leaf, ref) != offset)
  return 1;

 return 0;
}

int btrfs_cross_ref_exist(struct btrfs_inode *inode, u64 offset,
     u64 bytenr, struct btrfs_path *path)
{
 int ret;

 do {
  ret = check_committed_ref(inode, path, offset, bytenr);
  if (ret && ret != -ENOENT)
   goto out;

  /*
 * The path must have a locked leaf from the extent tree where
 * the extent item for our extent is located, in case it exists,
 * or where it should be located in case it doesn't exist yet
 * because it's new and its delayed ref was not yet flushed.
 * We need to lock the delayed ref head at check_delayed_ref(),
 * if one exists, while holding the leaf locked in order to not
 * race with delayed ref flushing, missing references and
 * incorrectly reporting that the extent is not shared.
 */
  if (IS_ENABLED(CONFIG_BTRFS_ASSERT)) {
   struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];

   ASSERT(leaf != NULL);
   btrfs_assert_tree_read_locked(leaf);

   if (ret != -ENOENT) {
    struct btrfs_key key;

    btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
    ASSERT(key.objectid == bytenr);
    ASSERT(key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY);
   }
  }

  ret = check_delayed_ref(inode, path, offset, bytenr);
 } while (ret == -EAGAIN && !path->nowait);

out:
 btrfs_release_path(path);
 if (btrfs_is_data_reloc_root(inode->root))
  WARN_ON(ret > 0);
 return ret;
}

static int __btrfs_mod_ref(struct btrfs_trans_handle *trans,
      struct btrfs_root *root,
      struct extent_buffer *buf,
      int full_backref, int inc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 u64 parent;
 u64 ref_root;
 u32 nritems;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 bool for_reloc = btrfs_header_flag(buf, BTRFS_HEADER_FLAG_RELOC);
 int i;
 int action;
 int level;
 int ret = 0;

 if (btrfs_is_testing(fs_info))
  return 0;

 ref_root = btrfs_header_owner(buf);
 nritems = btrfs_header_nritems(buf);
 level = btrfs_header_level(buf);

 if (!test_bit(BTRFS_ROOT_SHAREABLE, &root->state) && level == 0)
  return 0;

 if (full_backref)
  parent = buf->start;
 else
  parent = 0;
 if (inc)
  action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
 else
  action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;

 for (i = 0; i < nritems; i++) {
  struct btrfs_ref ref = {
   .action = action,
   .parent = parent,
   .ref_root = ref_root,
  };

  if (level == 0) {
   btrfs_item_key_to_cpu(buf, &key, i);
   if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
    continue;
   fi = btrfs_item_ptr(buf, i,
         struct btrfs_file_extent_item);
   if (btrfs_file_extent_type(buf, fi) ==
       BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
    continue;
   ref.bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(buf, fi);
   if (ref.bytenr == 0)
    continue;

   ref.num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(buf, fi);
   ref.owning_root = ref_root;

   key.offset -= btrfs_file_extent_offset(buf, fi);
   btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid, key.offset,
         btrfs_root_id(root), for_reloc);
   if (inc)
    ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
   else
    ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
   if (ret)
    goto fail;
  } else {
   /* We don't know the owning_root, leave as 0. */
   ref.bytenr = btrfs_node_blockptr(buf, i);
   ref.num_bytes = fs_info->nodesize;

   btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1,
         btrfs_root_id(root), for_reloc);
   if (inc)
    ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
   else
    ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
   if (ret)
    goto fail;
  }
 }
 return 0;
fail:
 return ret;
}

int btrfs_inc_ref(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_root *root,
    struct extent_buffer *buf, int full_backref)
{
 return __btrfs_mod_ref(trans, root, buf, full_backref, 1);
}

int btrfs_dec_ref(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_root *root,
    struct extent_buffer *buf, int full_backref)
{
 return __btrfs_mod_ref(trans, root, buf, full_backref, 0);
}

static u64 get_alloc_profile_by_root(struct btrfs_root *root, int data)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 u64 flags;
 u64 ret;

 if (data)
  flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA;
 else if (root == fs_info->chunk_root)
  flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM;
 else
  flags = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA;

 ret = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, flags);
 return ret;
}

static u64 first_logical_byte(struct btrfs_fs_info *fs_info)
{
 struct rb_node *leftmost;
 u64 bytenr = 0;

 read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
 /* Get the block group with the lowest logical start address. */
 leftmost = rb_first_cached(&fs_info->block_group_cache_tree);
 if (leftmost) {
  struct btrfs_block_group *bg;

  bg = rb_entry(leftmost, struct btrfs_block_group, cache_node);
  bytenr = bg->start;
 }
 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);

 return bytenr;
}

static int pin_down_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
      struct btrfs_block_group *cache,
      u64 bytenr, u64 num_bytes, int reserved)
{
 spin_lock(&cache->space_info->lock);
 spin_lock(&cache->lock);
 cache->pinned += num_bytes;
 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(cache->space_info, num_bytes);
 if (reserved) {
  cache->reserved -= num_bytes;
  cache->space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
 }
 spin_unlock(&cache->lock);
 spin_unlock(&cache->space_info->lock);

 btrfs_set_extent_bit(&trans->transaction->pinned_extents, bytenr,
        bytenr + num_bytes - 1, EXTENT_DIRTY, NULL);
 return 0;
}

int btrfs_pin_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
       u64 bytenr, u64 num_bytes, int reserved)
{
 struct btrfs_block_group *cache;

 cache = btrfs_lookup_block_group(trans->fs_info, bytenr);
 BUG_ON(!cache); /* Logic error */

 pin_down_extent(trans, cache, bytenr, num_bytes, reserved);

 btrfs_put_block_group(cache);
 return 0;
}

int btrfs_pin_extent_for_log_replay(struct btrfs_trans_handle *trans,
        const struct extent_buffer *eb)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 int ret;

 cache = btrfs_lookup_block_group(trans->fs_info, eb->start);
 if (!cache)
  return -EINVAL;

 /*
 * Fully cache the free space first so that our pin removes the free space
 * from the cache.
 */
 ret = btrfs_cache_block_group(cache, true);
 if (ret)
  goto out;

 pin_down_extent(trans, cache, eb->start, eb->len, 0);

 /* remove us from the free space cache (if we're there at all) */
 ret = btrfs_remove_free_space(cache, eb->start, eb->len);
out:
 btrfs_put_block_group(cache);
 return ret;
}

static int __exclude_logged_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info,
       u64 start, u64 num_bytes)
{
 int ret;
 struct btrfs_block_group *block_group;

 block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
 if (!block_group)
  return -EINVAL;

 ret = btrfs_cache_block_group(block_group, true);
 if (ret)
  goto out;

 ret = btrfs_remove_free_space(block_group, start, num_bytes);
out:
 btrfs_put_block_group(block_group);
 return ret;
}

int btrfs_exclude_logged_extents(struct extent_buffer *eb)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = eb->fs_info;
 struct btrfs_file_extent_item *item;
 struct btrfs_key key;
 int found_type;
 int i;
 int ret = 0;

 if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, MIXED_GROUPS))
  return 0;

 for (i = 0; i < btrfs_header_nritems(eb); i++) {
  btrfs_item_key_to_cpu(eb, &key, i);
  if (key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
   continue;
  item = btrfs_item_ptr(eb, i, struct btrfs_file_extent_item);
  found_type = btrfs_file_extent_type(eb, item);
  if (found_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE)
   continue;
  if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(eb, item) == 0)
   continue;
  key.objectid = btrfs_file_extent_disk_bytenr(eb, item);
  key.offset = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(eb, item);
  ret = __exclude_logged_extent(fs_info, key.objectid, key.offset);
  if (ret)
   break;
 }

 return ret;
}

static void
btrfs_inc_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
{
 atomic_inc(&bg->reservations);
}

/*
 * Returns the free cluster for the given space info and sets empty_cluster to
 * what it should be based on the mount options.
 */
static struct btrfs_free_cluster *
fetch_cluster_info(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_space_info *space_info, u64 *empty_cluster)
{
 struct btrfs_free_cluster *ret = NULL;

 *empty_cluster = 0;
 if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
  return ret;

 if (space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) {
  ret = &fs_info->meta_alloc_cluster;
  if (btrfs_test_opt(fs_info, SSD))
   *empty_cluster = SZ_2M;
  else
   *empty_cluster = SZ_64K;
 } else if ((space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
     btrfs_test_opt(fs_info, SSD_SPREAD)) {
  *empty_cluster = SZ_2M;
  ret = &fs_info->data_alloc_cluster;
 }

 return ret;
}

static int unpin_extent_range(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         u64 start, u64 end,
         const bool return_free_space)
{
 struct btrfs_block_group *cache = NULL;
 struct btrfs_space_info *space_info;
 struct btrfs_free_cluster *cluster = NULL;
 u64 total_unpinned = 0;
 u64 empty_cluster = 0;
 bool readonly;
 int ret = 0;

 while (start <= end) {
  u64 len;

  readonly = false;
  if (!cache ||
      start >= cache->start + cache->length) {
   if (cache)
    btrfs_put_block_group(cache);
   total_unpinned = 0;
   cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
   if (cache == NULL) {
    /* Logic error, something removed the block group. */
    ret = -EUCLEAN;
    goto out;
   }

   cluster = fetch_cluster_info(fs_info,
           cache->space_info,
           &empty_cluster);
   empty_cluster <<= 1;
  }

  len = cache->start + cache->length - start;
  len = min(len, end + 1 - start);

  if (return_free_space)
   btrfs_add_free_space(cache, start, len);

  start += len;
  total_unpinned += len;
  space_info = cache->space_info;

  /*
 * If this space cluster has been marked as fragmented and we've
 * unpinned enough in this block group to potentially allow a
 * cluster to be created inside of it go ahead and clear the
 * fragmented check.
 */
  if (cluster && cluster->fragmented &&
      total_unpinned > empty_cluster) {
   spin_lock(&cluster->lock);
   cluster->fragmented = 0;
   spin_unlock(&cluster->lock);
  }

  spin_lock(&space_info->lock);
  spin_lock(&cache->lock);
  cache->pinned -= len;
  btrfs_space_info_update_bytes_pinned(space_info, -len);
  space_info->max_extent_size = 0;
  if (cache->ro) {
   space_info->bytes_readonly += len;
   readonly = true;
  } else if (btrfs_is_zoned(fs_info)) {
   /* Need reset before reusing in a zoned block group */
   btrfs_space_info_update_bytes_zone_unusable(space_info, len);
   readonly = true;
  }
  spin_unlock(&cache->lock);
  if (!readonly && return_free_space)
   btrfs_return_free_space(space_info, len);
  spin_unlock(&space_info->lock);
 }

 if (cache)
  btrfs_put_block_group(cache);
out:
 return ret;
}

int btrfs_finish_extent_commit(struct btrfs_trans_handle *trans)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_block_group *block_group, *tmp;
 struct list_head *deleted_bgs;
 struct extent_io_tree *unpin = &trans->transaction->pinned_extents;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 u64 start;
 u64 end;
 int unpin_error = 0;
 int ret;

 mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
 btrfs_find_first_extent_bit(unpin, 0, &start, &end, EXTENT_DIRTY, &cached_state);

 while (!TRANS_ABORTED(trans) && cached_state) {
  struct extent_state *next_state;

  if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC))
   ret = btrfs_discard_extent(fs_info, start,
         end + 1 - start, NULL);

  next_state = btrfs_next_extent_state(unpin, cached_state);
  btrfs_clear_extent_dirty(unpin, start, end, &cached_state);
  ret = unpin_extent_range(fs_info, start, end, true);
  /*
 * If we get an error unpinning an extent range, store the first
 * error to return later after trying to unpin all ranges and do
 * the sync discards. Our caller will abort the transaction
 * (which already wrote new superblocks) and on the next mount
 * the space will be available as it was pinned by in-memory
 * only structures in this phase.
 */
  if (ret) {
   btrfs_err_rl(fs_info,
"failed to unpin extent range [%llu, %llu] when committing transaction %llu: %s (%d)",
         start, end, trans->transid,
         btrfs_decode_error(ret), ret);
   if (!unpin_error)
    unpin_error = ret;
  }

  btrfs_free_extent_state(cached_state);

  if (need_resched()) {
   btrfs_free_extent_state(next_state);
   mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
   cond_resched();
   cached_state = NULL;
   mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
   btrfs_find_first_extent_bit(unpin, 0, &start, &end,
          EXTENT_DIRTY, &cached_state);
  } else {
   cached_state = next_state;
   if (cached_state) {
    start = cached_state->start;
    end = cached_state->end;
   }
  }
 }
 mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
 btrfs_free_extent_state(cached_state);

 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC)) {
  btrfs_discard_calc_delay(&fs_info->discard_ctl);
  btrfs_discard_schedule_work(&fs_info->discard_ctl, true);
 }

 /*
 * Transaction is finished.  We don't need the lock anymore.  We
 * do need to clean up the block groups in case of a transaction
 * abort.
 */
 deleted_bgs = &trans->transaction->deleted_bgs;
 list_for_each_entry_safe(block_group, tmp, deleted_bgs, bg_list) {
  ret = -EROFS;
  if (!TRANS_ABORTED(trans))
   ret = btrfs_discard_extent(fs_info, block_group->start,
         block_group->length, NULL);

  /*
 * Not strictly necessary to lock, as the block_group should be
 * read-only from btrfs_delete_unused_bgs().
 */
  ASSERT(block_group->ro);
  spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
  list_del_init(&block_group->bg_list);
  spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);

  btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
  btrfs_put_block_group(block_group);

  if (ret) {
   const char *errstr = btrfs_decode_error(ret);
   btrfs_warn(fs_info,
      "discard failed while removing blockgroup: errno=%d %s",
       ret, errstr);
  }
 }

 return unpin_error;
}

/*
 * Parse an extent item's inline extents looking for a simple quotas owner ref.
 *
 * @fs_info: the btrfs_fs_info for this mount
 * @leaf: a leaf in the extent tree containing the extent item
 * @slot: the slot in the leaf where the extent item is found
 *
 * Returns the objectid of the root that originally allocated the extent item
 * if the inline owner ref is expected and present, otherwise 0.
 *
 * If an extent item has an owner ref item, it will be the first inline ref
 * item. Therefore the logic is to check whether there are any inline ref
 * items, then check the type of the first one.
 */
u64 btrfs_get_extent_owner_root(struct btrfs_fs_info *fs_info,
    struct extent_buffer *leaf, int slot)
{
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 struct btrfs_extent_owner_ref *oref;
 unsigned long ptr;
 unsigned long end;
 int type;

 if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, SIMPLE_QUOTA))
  return 0;

 ei = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_extent_item);
 ptr = (unsigned long)(ei + 1);
 end = (unsigned long)ei + btrfs_item_size(leaf, slot);

 /* No inline ref items of any kind, can't check type. */
 if (ptr == end)
  return 0;

 iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)ptr;
 type = btrfs_get_extent_inline_ref_type(leaf, iref, BTRFS_REF_TYPE_ANY);

 /* We found an owner ref, get the root out of it. */
 if (type == BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY) {
  oref = (struct btrfs_extent_owner_ref *)(&iref->offset);
  return btrfs_extent_owner_ref_root_id(leaf, oref);
 }

 /* We have inline refs, but not an owner ref. */
 return 0;
}

static int do_free_extent_accounting(struct btrfs_trans_handle *trans,
         u64 bytenr, struct btrfs_squota_delta *delta)
{
 int ret;
 u64 num_bytes = delta->num_bytes;

 if (delta->is_data) {
  struct btrfs_root *csum_root;

  csum_root = btrfs_csum_root(trans->fs_info, bytenr);
  ret = btrfs_del_csums(trans, csum_root, bytenr, num_bytes);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }

  ret = btrfs_delete_raid_extent(trans, bytenr, num_bytes);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }
 }

 ret = btrfs_record_squota_delta(trans->fs_info, delta);
 if (ret) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  return ret;
 }

 ret = btrfs_add_to_free_space_tree(trans, bytenr, num_bytes);
 if (ret) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  return ret;
 }

 ret = btrfs_update_block_group(trans, bytenr, num_bytes, false);
 if (ret)
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);

 return ret;
}

#define abort_and_dump(trans, path, fmt, args...) \
({       \
 btrfs_abort_transaction(trans, -EUCLEAN); \
 btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);  \
 btrfs_crit(trans->fs_info, fmt, ##args); \
})

/*
 * Drop one or more refs of @node.
 *
 * 1. Locate the extent refs.
 *    It's either inline in EXTENT/METADATA_ITEM or in keyed SHARED_* item.
 *    Locate it, then reduce the refs number or remove the ref line completely.
 *
 * 2. Update the refs count in EXTENT/METADATA_ITEM
 *
 * Inline backref case:
 *
 * in extent tree we have:
 *
 *  item 0 key (13631488 EXTENT_ITEM 1048576) itemoff 16201 itemsize 82
 * refs 2 gen 6 flags DATA
 * extent data backref root FS_TREE objectid 258 offset 0 count 1
 * extent data backref root FS_TREE objectid 257 offset 0 count 1
 *
 * This function gets called with:
 *
 *    node->bytenr = 13631488
 *    node->num_bytes = 1048576
 *    root_objectid = FS_TREE
 *    owner_objectid = 257
 *    owner_offset = 0
 *    refs_to_drop = 1
 *
 * Then we should get some like:
 *
 *  item 0 key (13631488 EXTENT_ITEM 1048576) itemoff 16201 itemsize 82
 * refs 1 gen 6 flags DATA
 * extent data backref root FS_TREE objectid 258 offset 0 count 1
 *
 * Keyed backref case:
 *
 * in extent tree we have:
 *
 * item 0 key (13631488 EXTENT_ITEM 1048576) itemoff 3971 itemsize 24
 * refs 754 gen 6 flags DATA
 * [...]
 * item 2 key (13631488 EXTENT_DATA_REF <HASH>) itemoff 3915 itemsize 28
 * extent data backref root FS_TREE objectid 866 offset 0 count 1
 *
 * This function get called with:
 *
 *    node->bytenr = 13631488
 *    node->num_bytes = 1048576
 *    root_objectid = FS_TREE
 *    owner_objectid = 866
 *    owner_offset = 0
 *    refs_to_drop = 1
 *
 * Then we should get some like:
 *
 * item 0 key (13631488 EXTENT_ITEM 1048576) itemoff 3971 itemsize 24
 * refs 753 gen 6 flags DATA
 *
 * And that (13631488 EXTENT_DATA_REF <HASH>) gets removed.
 */
static int __btrfs_free_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_delayed_ref_head *href,
          const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
          struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_root *extent_root;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_extent_item *ei;
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 int ret;
 int is_data;
 int extent_slot = 0;
 int found_extent = 0;
 int num_to_del = 1;
 int refs_to_drop = node->ref_mod;
 u32 item_size;
 u64 refs;
 u64 bytenr = node->bytenr;
 u64 num_bytes = node->num_bytes;
 u64 owner_objectid = btrfs_delayed_ref_owner(node);
 u64 owner_offset = btrfs_delayed_ref_offset(node);
 bool skinny_metadata = btrfs_fs_incompat(info, SKINNY_METADATA);
 u64 delayed_ref_root = href->owning_root;

 extent_root = btrfs_extent_root(info, bytenr);
 ASSERT(extent_root);

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

 is_data = owner_objectid >= BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID;

 if (!is_data && refs_to_drop != 1) {
  btrfs_crit(info,
"invalid refs_to_drop, dropping more than 1 refs for tree block %llu refs_to_drop %u",
      node->bytenr, refs_to_drop);
  ret = -EINVAL;
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

 if (is_data)
  skinny_metadata = false;

 ret = lookup_extent_backref(trans, path, &iref, bytenr, num_bytes,
        node->parent, node->ref_root, owner_objectid,
        owner_offset);
 if (ret == 0) {
  /*
 * Either the inline backref or the SHARED_DATA_REF/
 * SHARED_BLOCK_REF is found
 *
 * Here is a quick path to locate EXTENT/METADATA_ITEM.
 * It's possible the EXTENT/METADATA_ITEM is near current slot.
 */
  extent_slot = path->slots[0];
  while (extent_slot >= 0) {
   btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key,
           extent_slot);
   if (key.objectid != bytenr)
    break;
   if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
       key.offset == num_bytes) {
    found_extent = 1;
    break;
   }
   if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY &&
       key.offset == owner_objectid) {
    found_extent = 1;
    break;
   }

   /* Quick path didn't find the EXTENT/METADATA_ITEM */
   if (path->slots[0] - extent_slot > 5)
    break;
   extent_slot--;
  }

  if (!found_extent) {
   if (iref) {
    abort_and_dump(trans, path,
"invalid iref slot %u, no EXTENT/METADATA_ITEM found but has inline extent ref",
        path->slots[0]);
    ret = -EUCLEAN;
    goto out;
   }
   /* Must be SHARED_* item, remove the backref first */
   ret = remove_extent_backref(trans, extent_root, path,
          NULL, refs_to_drop, is_data);
   if (ret) {
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    goto out;
   }
   btrfs_release_path(path);

   /* Slow path to locate EXTENT/METADATA_ITEM */
   key.objectid = bytenr;
   key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
   key.offset = num_bytes;

   if (!is_data && skinny_metadata) {
    key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
    key.offset = owner_objectid;
   }

   ret = btrfs_search_slot(trans, extent_root,
      &key, path, -1, 1);
   if (ret > 0 && skinny_metadata && path->slots[0]) {
    /*
 * Couldn't find our skinny metadata item,
 * see if we have ye olde extent item.
 */
    path->slots[0]--;
    btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key,
            path->slots[0]);
    if (key.objectid == bytenr &&
        key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY &&
        key.offset == num_bytes)
     ret = 0;
   }

   if (ret > 0 && skinny_metadata) {
    skinny_metadata = false;
    key.objectid = bytenr;
    key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
    key.offset = num_bytes;
    btrfs_release_path(path);
    ret = btrfs_search_slot(trans, extent_root,
       &key, path, -1, 1);
   }

   if (ret) {
    if (ret > 0)
     btrfs_print_leaf(path->nodes[0]);
    btrfs_err(info,
   "umm, got %d back from search, was looking for %llu, slot %d",
       ret, bytenr, path->slots[0]);
   }
   if (ret < 0) {
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    goto out;
   }
   extent_slot = path->slots[0];
  }
 } else if (WARN_ON(ret == -ENOENT)) {
  abort_and_dump(trans, path,
"unable to find ref byte nr %llu parent %llu root %llu owner %llu offset %llu slot %d",
          bytenr, node->parent, node->ref_root, owner_objectid,
          owner_offset, path->slots[0]);
  goto out;
 } else {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 item_size = btrfs_item_size(leaf, extent_slot);
 if (unlikely(item_size < sizeof(*ei))) {
  ret = -EUCLEAN;
  btrfs_err(trans->fs_info,
     "unexpected extent item size, has %u expect >= %zu",
     item_size, sizeof(*ei));
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }
 ei = btrfs_item_ptr(leaf, extent_slot,
       struct btrfs_extent_item);
 if (owner_objectid < BTRFS_FIRST_FREE_OBJECTID &&
     key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY) {
  struct btrfs_tree_block_info *bi;

  if (item_size < sizeof(*ei) + sizeof(*bi)) {
   abort_and_dump(trans, path,
"invalid extent item size for key (%llu, %u, %llu) slot %u owner %llu, has %u expect >= %zu",
           key.objectid, key.type, key.offset,
           path->slots[0], owner_objectid, item_size,
           sizeof(*ei) + sizeof(*bi));
   ret = -EUCLEAN;
   goto out;
  }
  bi = (struct btrfs_tree_block_info *)(ei + 1);
  WARN_ON(owner_objectid != btrfs_tree_block_level(leaf, bi));
 }

 refs = btrfs_extent_refs(leaf, ei);
 if (refs < refs_to_drop) {
  abort_and_dump(trans, path,
  "trying to drop %d refs but we only have %llu for bytenr %llu slot %u",
          refs_to_drop, refs, bytenr, path->slots[0]);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out;
 }
 refs -= refs_to_drop;

 if (refs > 0) {
  if (extent_op)
   __run_delayed_extent_op(extent_op, leaf, ei);
  /*
 * In the case of inline back ref, reference count will
 * be updated by remove_extent_backref
 */
  if (iref) {
   if (!found_extent) {
    abort_and_dump(trans, path,
"invalid iref, got inlined extent ref but no EXTENT/METADATA_ITEM found, slot %u",
            path->slots[0]);
    ret = -EUCLEAN;
    goto out;
   }
  } else {
   btrfs_set_extent_refs(leaf, ei, refs);
  }
  if (found_extent) {
   ret = remove_extent_backref(trans, extent_root, path,
          iref, refs_to_drop, is_data);
   if (ret) {
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    goto out;
   }
  }
 } else {
  struct btrfs_squota_delta delta = {
   .root = delayed_ref_root,
   .num_bytes = num_bytes,
   .is_data = is_data,
   .is_inc = false,
   .generation = btrfs_extent_generation(leaf, ei),
  };

  /* In this branch refs == 1 */
  if (found_extent) {
   if (is_data && refs_to_drop !=
       extent_data_ref_count(path, iref)) {
    abort_and_dump(trans, path,
  "invalid refs_to_drop, current refs %u refs_to_drop %u slot %u",
            extent_data_ref_count(path, iref),
            refs_to_drop, path->slots[0]);
    ret = -EUCLEAN;
    goto out;
   }
   if (iref) {
    if (path->slots[0] != extent_slot) {
     abort_and_dump(trans, path,
"invalid iref, extent item key (%llu %u %llu) slot %u doesn't have wanted iref",
             key.objectid, key.type,
             key.offset, path->slots[0]);
     ret = -EUCLEAN;
     goto out;
    }
   } else {
    /*
 * No inline ref, we must be at SHARED_* item,
 * And it's single ref, it must be:
 * | extent_slot   ||extent_slot + 1|
 * [ EXTENT/METADATA_ITEM ][ SHARED_* ITEM ]
 */
    if (path->slots[0] != extent_slot + 1) {
     abort_and_dump(trans, path,
 "invalid SHARED_* item slot %u, previous item is not EXTENT/METADATA_ITEM",
             path->slots[0]);
     ret = -EUCLEAN;
     goto out;
    }
    path->slots[0] = extent_slot;
    num_to_del = 2;
   }
  }
  /*
 * We can't infer the data owner from the delayed ref, so we need
 * to try to get it from the owning ref item.
 *
 * If it is not present, then that extent was not written under
 * simple quotas mode, so we don't need to account for its deletion.
 */
  if (is_data)
   delta.root = btrfs_get_extent_owner_root(trans->fs_info,
         leaf, extent_slot);

  ret = btrfs_del_items(trans, extent_root, path, path->slots[0],
          num_to_del);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }
  btrfs_release_path(path);

  ret = do_free_extent_accounting(trans, bytenr, &delta);
 }
 btrfs_release_path(path);

out:
 btrfs_free_path(path);
 return ret;
}

/*
 * when we free an block, it is possible (and likely) that we free the last
 * delayed ref for that extent as well.  This searches the delayed ref tree for
 * a given extent, and if there are no other delayed refs to be processed, it
 * removes it from the tree.
 */
static noinline int check_ref_cleanup(struct btrfs_trans_handle *trans,
          u64 bytenr)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_delayed_ref_head *head;
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 int ret = 0;

 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;
 spin_lock(&delayed_refs->lock);
 head = btrfs_find_delayed_ref_head(fs_info, delayed_refs, bytenr);
 if (!head)
  goto out_delayed_unlock;

 spin_lock(&head->lock);
 if (!RB_EMPTY_ROOT(&head->ref_tree.rb_root))
  goto out;

 if (cleanup_extent_op(head) != NULL)
  goto out;

 /*
 * waiting for the lock here would deadlock.  If someone else has it
 * locked they are already in the process of dropping it anyway
 */
 if (!mutex_trylock(&head->mutex))
  goto out;

 btrfs_delete_ref_head(fs_info, delayed_refs, head);
 head->processing = false;

 spin_unlock(&head->lock);
 spin_unlock(&delayed_refs->lock);

 BUG_ON(head->extent_op);
 if (head->must_insert_reserved)
  ret = 1;

 btrfs_cleanup_ref_head_accounting(fs_info, delayed_refs, head);
 mutex_unlock(&head->mutex);
 btrfs_put_delayed_ref_head(head);
 return ret;
out:
 spin_unlock(&head->lock);

out_delayed_unlock:
 spin_unlock(&delayed_refs->lock);
 return 0;
}

int btrfs_free_tree_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
     u64 root_id,
     struct extent_buffer *buf,
     u64 parent, int last_ref)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_block_group *bg;
 int ret;

 if (root_id != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID) {
  struct btrfs_ref generic_ref = {
   .action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF,
   .bytenr = buf->start,
   .num_bytes = buf->len,
   .parent = parent,
   .owning_root = btrfs_header_owner(buf),
   .ref_root = root_id,
  };

  /*
 * Assert that the extent buffer is not cleared due to
 * EXTENT_BUFFER_ZONED_ZEROOUT. Please refer
 * btrfs_clear_buffer_dirty() and btree_csum_one_bio() for
 * detail.
 */
  ASSERT(btrfs_header_bytenr(buf) != 0);

  btrfs_init_tree_ref(&generic_ref, btrfs_header_level(buf), 0, false);
  btrfs_ref_tree_mod(fs_info, &generic_ref);
  ret = btrfs_add_delayed_tree_ref(trans, &generic_ref, NULL);
  if (ret < 0)
   return ret;
 }

 if (!last_ref)
  return 0;

 if (btrfs_header_generation(buf) != trans->transid)
  goto out;

 if (root_id != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID) {
  ret = check_ref_cleanup(trans, buf->start);
  if (!ret)
   goto out;
 }

 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, buf->start);

 if (btrfs_header_flag(buf, BTRFS_HEADER_FLAG_WRITTEN)) {
  pin_down_extent(trans, bg, buf->start, buf->len, 1);
  btrfs_put_block_group(bg);
  goto out;
 }

 /*
 * If there are tree mod log users we may have recorded mod log
 * operations for this node.  If we re-allocate this node we
 * could replay operations on this node that happened when it
 * existed in a completely different root.  For example if it
 * was part of root A, then was reallocated to root B, and we
 * are doing a btrfs_old_search_slot(root b), we could replay
 * operations that happened when the block was part of root A,
 * giving us an inconsistent view of the btree.
 *
 * We are safe from races here because at this point no other
 * node or root points to this extent buffer, so if after this
 * check a new tree mod log user joins we will not have an
 * existing log of operations on this node that we have to
 * contend with.
 */

 if (test_bit(BTRFS_FS_TREE_MOD_LOG_USERS, &fs_info->flags)
       || btrfs_is_zoned(fs_info)) {
  pin_down_extent(trans, bg, buf->start, buf->len, 1);
  btrfs_put_block_group(bg);
  goto out;
 }

 WARN_ON(test_bit(EXTENT_BUFFER_DIRTY, &buf->bflags));

 btrfs_add_free_space(bg, buf->start, buf->len);
 btrfs_free_reserved_bytes(bg, buf->len, false);
 btrfs_put_block_group(bg);
 trace_btrfs_reserved_extent_free(fs_info, buf->start, buf->len);

out:
 return 0;
}

/* Can return -ENOMEM */
int btrfs_free_extent(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_ref *ref)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 int ret;

 if (btrfs_is_testing(fs_info))
  return 0;

 /*
 * tree log blocks never actually go into the extent allocation
 * tree, just update pinning info and exit early.
 */
 if (ref->ref_root == BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID) {
  btrfs_pin_extent(trans, ref->bytenr, ref->num_bytes, 1);
  ret = 0;
 } else if (ref->type == BTRFS_REF_METADATA) {
  ret = btrfs_add_delayed_tree_ref(trans, ref, NULL);
 } else {
  ret = btrfs_add_delayed_data_ref(trans, ref, 0);
 }

 if (ref->ref_root != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID)
  btrfs_ref_tree_mod(fs_info, ref);

 return ret;
}

enum btrfs_loop_type {
 /*
 * Start caching block groups but do not wait for progress or for them
 * to be done.
 */
 LOOP_CACHING_NOWAIT,

 /*
 * Wait for the block group free_space >= the space we're waiting for if
 * the block group isn't cached.
 */
 LOOP_CACHING_WAIT,

 /*
 * Allow allocations to happen from block groups that do not yet have a
 * size classification.
 */
 LOOP_UNSET_SIZE_CLASS,

 /*
 * Allocate a chunk and then retry the allocation.
 */
 LOOP_ALLOC_CHUNK,

 /*
 * Ignore the size class restrictions for this allocation.
 */
 LOOP_WRONG_SIZE_CLASS,

 /*
 * Ignore the empty size, only try to allocate the number of bytes
 * needed for this allocation.
 */
 LOOP_NO_EMPTY_SIZE,
};

static inline void
btrfs_lock_block_group(struct btrfs_block_group *cache,
         int delalloc)
{
 if (delalloc)
  down_read(&cache->data_rwsem);
}

static inline void btrfs_grab_block_group(struct btrfs_block_group *cache,
         int delalloc)
{
 btrfs_get_block_group(cache);
 if (delalloc)
  down_read(&cache->data_rwsem);
}

static struct btrfs_block_group *btrfs_lock_cluster(
     struct btrfs_block_group *block_group,
     struct btrfs_free_cluster *cluster,
     int delalloc)
 __acquires(&cluster->refill_lock)
{
 struct btrfs_block_group *used_bg = NULL;

 spin_lock(&cluster->refill_lock);
 while (1) {
  used_bg = cluster->block_group;
  if (!used_bg)
   return NULL;

  if (used_bg == block_group)
   return used_bg;

  btrfs_get_block_group(used_bg);

  if (!delalloc)
   return used_bg;

  if (down_read_trylock(&used_bg->data_rwsem))
   return used_bg;

  spin_unlock(&cluster->refill_lock);

  /* We should only have one-level nested. */
  down_read_nested(&used_bg->data_rwsem, SINGLE_DEPTH_NESTING);

  spin_lock(&cluster->refill_lock);
  if (used_bg == cluster->block_group)
   return used_bg;

  up_read(&used_bg->data_rwsem);
  btrfs_put_block_group(used_bg);
 }
}

static inline void
btrfs_release_block_group(struct btrfs_block_group *cache,
    int delalloc)
{
 if (delalloc)
  up_read(&cache->data_rwsem);
 btrfs_put_block_group(cache);
}

static bool find_free_extent_check_size_class(const struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
           const struct btrfs_block_group *bg)
{
 if (ffe_ctl->policy == BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED)
  return true;
 if (!btrfs_block_group_should_use_size_class(bg))
  return true;
 if (ffe_ctl->loop >= LOOP_WRONG_SIZE_CLASS)
  return true;
 if (ffe_ctl->loop >= LOOP_UNSET_SIZE_CLASS &&
     bg->size_class == BTRFS_BG_SZ_NONE)
  return true;
 return ffe_ctl->size_class == bg->size_class;
}

/*
 * Helper function for find_free_extent().
 *
 * Return -ENOENT to inform caller that we need fallback to unclustered mode.
 * Return >0 to inform caller that we find nothing
 * Return 0 means we have found a location and set ffe_ctl->found_offset.
 */
static int find_free_extent_clustered(struct btrfs_block_group *bg,
          struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
          struct btrfs_block_group **cluster_bg_ret)
{
 struct btrfs_block_group *cluster_bg;
 struct btrfs_free_cluster *last_ptr = ffe_ctl->last_ptr;
 u64 aligned_cluster;
 u64 offset;
 int ret;

 cluster_bg = btrfs_lock_cluster(bg, last_ptr, ffe_ctl->delalloc);
 if (!cluster_bg)
  goto refill_cluster;
 if (cluster_bg != bg && (cluster_bg->ro ||
     !block_group_bits(cluster_bg, ffe_ctl->flags) ||
     !find_free_extent_check_size_class(ffe_ctl, cluster_bg)))
  goto release_cluster;

 offset = btrfs_alloc_from_cluster(cluster_bg, last_ptr,
   ffe_ctl->num_bytes, cluster_bg->start,
   &ffe_ctl->max_extent_size);
 if (offset) {
  /* We have a block, we're done */
  spin_unlock(&last_ptr->refill_lock);
  trace_btrfs_reserve_extent_cluster(cluster_bg, ffe_ctl);
  *cluster_bg_ret = cluster_bg;
  ffe_ctl->found_offset = offset;
  return 0;
 }
 WARN_ON(last_ptr->block_group != cluster_bg);

release_cluster:
 /*
 * If we are on LOOP_NO_EMPTY_SIZE, we can't set up a new clusters, so
 * lets just skip it and let the allocator find whatever block it can
 * find. If we reach this point, we will have tried the cluster
 * allocator plenty of times and not have found anything, so we are
 * likely way too fragmented for the clustering stuff to find anything.
 *
 * However, if the cluster is taken from the current block group,
 * release the cluster first, so that we stand a better chance of
 * succeeding in the unclustered allocation.
 */
 if (ffe_ctl->loop >= LOOP_NO_EMPTY_SIZE && cluster_bg != bg) {
  spin_unlock(&last_ptr->refill_lock);
  btrfs_release_block_group(cluster_bg, ffe_ctl->delalloc);
  return -ENOENT;
 }

 /* This cluster didn't work out, free it and start over */
 btrfs_return_cluster_to_free_space(NULL, last_ptr);

 if (cluster_bg != bg)
  btrfs_release_block_group(cluster_bg, ffe_ctl->delalloc);

refill_cluster:
 if (ffe_ctl->loop >= LOOP_NO_EMPTY_SIZE) {
  spin_unlock(&last_ptr->refill_lock);
  return -ENOENT;
 }

 aligned_cluster = max_t(u64,
   ffe_ctl->empty_cluster + ffe_ctl->empty_size,
   bg->full_stripe_len);
 ret = btrfs_find_space_cluster(bg, last_ptr, ffe_ctl->search_start,
   ffe_ctl->num_bytes, aligned_cluster);
 if (ret == 0) {
  /* Now pull our allocation out of this cluster */
  offset = btrfs_alloc_from_cluster(bg, last_ptr,
    ffe_ctl->num_bytes, ffe_ctl->search_start,
    &ffe_ctl->max_extent_size);
  if (offset) {
   /* We found one, proceed */
   spin_unlock(&last_ptr->refill_lock);
   ffe_ctl->found_offset = offset;
   trace_btrfs_reserve_extent_cluster(bg, ffe_ctl);
   return 0;
  }
 }
 /*
 * At this point we either didn't find a cluster or we weren't able to
 * allocate a block from our cluster.  Free the cluster we've been
 * trying to use, and go to the next block group.
 */
 btrfs_return_cluster_to_free_space(NULL, last_ptr);
 spin_unlock(&last_ptr->refill_lock);
 return 1;
}

/*
 * Return >0 to inform caller that we find nothing
 * Return 0 when we found an free extent and set ffe_ctrl->found_offset
 */
static int find_free_extent_unclustered(struct btrfs_block_group *bg,
     struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl)
{
 struct btrfs_free_cluster *last_ptr = ffe_ctl->last_ptr;
 u64 offset;

 /*
 * We are doing an unclustered allocation, set the fragmented flag so
 * we don't bother trying to setup a cluster again until we get more
 * space.
 */
 if (unlikely(last_ptr)) {
  spin_lock(&last_ptr->lock);
  last_ptr->fragmented = 1;
  spin_unlock(&last_ptr->lock);
 }
 if (ffe_ctl->cached) {
  struct btrfs_free_space_ctl *free_space_ctl;

  free_space_ctl = bg->free_space_ctl;
  spin_lock(&free_space_ctl->tree_lock);
  if (free_space_ctl->free_space <
      ffe_ctl->num_bytes + ffe_ctl->empty_cluster +
      ffe_ctl->empty_size) {
   ffe_ctl->total_free_space = max_t(u64,
     ffe_ctl->total_free_space,
     free_space_ctl->free_space);
   spin_unlock(&free_space_ctl->tree_lock);
   return 1;
  }
  spin_unlock(&free_space_ctl->tree_lock);
 }

 offset = btrfs_find_space_for_alloc(bg, ffe_ctl->search_start,
   ffe_ctl->num_bytes, ffe_ctl->empty_size,
   &ffe_ctl->max_extent_size);
 if (!offset)
  return 1;
 ffe_ctl->found_offset = offset;
 return 0;
}

static int do_allocation_clustered(struct btrfs_block_group *block_group,
       struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
       struct btrfs_block_group **bg_ret)
{
 int ret;

 /* We want to try and use the cluster allocator, so lets look there */
 if (ffe_ctl->last_ptr && ffe_ctl->use_cluster) {
  ret = find_free_extent_clustered(block_group, ffe_ctl, bg_ret);
  if (ret >= 0)
   return ret;
  /* ret == -ENOENT case falls through */
 }

 return find_free_extent_unclustered(block_group, ffe_ctl);
}

/*
 * Tree-log block group locking
 * ============================
 *
 * fs_info::treelog_bg_lock protects the fs_info::treelog_bg which
 * indicates the starting address of a block group, which is reserved only
 * for tree-log metadata.
 *
 * Lock nesting
 * ============
 *
 * space_info::lock
 *   block_group::lock
 *     fs_info::treelog_bg_lock
 */

/*
 * Simple allocator for sequential-only block group. It only allows sequential
 * allocation. No need to play with trees. This function also reserves the
 * bytes as in btrfs_add_reserved_bytes.
 */
static int do_allocation_zoned(struct btrfs_block_group *block_group,
          struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
          struct btrfs_block_group **bg_ret)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
 struct btrfs_space_info *space_info = block_group->space_info;
 struct btrfs_free_space_ctl *ctl = block_group->free_space_ctl;
 u64 start = block_group->start;
 u64 num_bytes = ffe_ctl->num_bytes;
 u64 avail;
 u64 bytenr = block_group->start;
 u64 log_bytenr;
 u64 data_reloc_bytenr;
 int ret = 0;
 bool skip = false;

 ASSERT(btrfs_is_zoned(block_group->fs_info));

 /*
 * Do not allow non-tree-log blocks in the dedicated tree-log block
 * group, and vice versa.
 */
 spin_lock(&fs_info->treelog_bg_lock);
 log_bytenr = fs_info->treelog_bg;
 if (log_bytenr && ((ffe_ctl->for_treelog && bytenr != log_bytenr) ||
      (!ffe_ctl->for_treelog && bytenr == log_bytenr)))
  skip = true;
 spin_unlock(&fs_info->treelog_bg_lock);
 if (skip)
  return 1;

 /*
 * Do not allow non-relocation blocks in the dedicated relocation block
 * group, and vice versa.
 */
 spin_lock(&fs_info->relocation_bg_lock);
 data_reloc_bytenr = fs_info->data_reloc_bg;
 if (data_reloc_bytenr &&
     ((ffe_ctl->for_data_reloc && bytenr != data_reloc_bytenr) ||
      (!ffe_ctl->for_data_reloc && bytenr == data_reloc_bytenr)))
  skip = true;
 spin_unlock(&fs_info->relocation_bg_lock);
 if (skip)
  return 1;

 /* Check RO and no space case before trying to activate it */
 spin_lock(&block_group->lock);
 if (block_group->ro || btrfs_zoned_bg_is_full(block_group)) {
  ret = 1;
  /*
 * May need to clear fs_info->{treelog,data_reloc}_bg.
 * Return the error after taking the locks.
 */
 }
 spin_unlock(&block_group->lock);

 /* Metadata block group is activated at write time. */
 if (!ret && (block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) &&
     !btrfs_zone_activate(block_group)) {
  ret = 1;
  /*
 * May need to clear fs_info->{treelog,data_reloc}_bg.
 * Return the error after taking the locks.
 */
 }

 spin_lock(&space_info->lock);
 spin_lock(&block_group->lock);
 spin_lock(&fs_info->treelog_bg_lock);
 spin_lock(&fs_info->relocation_bg_lock);

 if (ret)
  goto out;

 ASSERT(!ffe_ctl->for_treelog ||
        block_group->start == fs_info->treelog_bg ||
        fs_info->treelog_bg == 0);
 ASSERT(!ffe_ctl->for_data_reloc ||
        block_group->start == fs_info->data_reloc_bg ||
        fs_info->data_reloc_bg == 0);

 if (block_group->ro ||
     (!ffe_ctl->for_data_reloc &&
      test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_ZONED_DATA_RELOC, &block_group->runtime_flags))) {
  ret = 1;
  goto out;
 }

 /*
 * Do not allow currently using block group to be tree-log dedicated
 * block group.
 */
 if (ffe_ctl->for_treelog && !fs_info->treelog_bg &&
     (block_group->used || block_group->reserved)) {
  ret = 1;
  goto out;
 }

 /*
 * Do not allow currently used block group to be the data relocation
 * dedicated block group.
 */
 if (ffe_ctl->for_data_reloc && !fs_info->data_reloc_bg &&
     (block_group->used || block_group->reserved)) {
  ret = 1;
  goto out;
 }

 WARN_ON_ONCE(block_group->alloc_offset > block_group->zone_capacity);
 avail = block_group->zone_capacity - block_group->alloc_offset;
 if (avail < num_bytes) {
  if (ffe_ctl->max_extent_size < avail) {
   /*
 * With sequential allocator, free space is always
 * contiguous
 */
   ffe_ctl->max_extent_size = avail;
   ffe_ctl->total_free_space = avail;
  }
  ret = 1;
  goto out;
 }

 if (ffe_ctl->for_treelog && !fs_info->treelog_bg)
  fs_info->treelog_bg = block_group->start;

 if (ffe_ctl->for_data_reloc) {
  if (!fs_info->data_reloc_bg)
   fs_info->data_reloc_bg = block_group->start;
  /*
 * Do not allow allocations from this block group, unless it is
 * for data relocation. Compared to increasing the ->ro, setting
 * the ->zoned_data_reloc_ongoing flag still allows nocow
 * writers to come in. See btrfs_inc_nocow_writers().
 *
 * We need to disable an allocation to avoid an allocation of
 * regular (non-relocation data) extent. With mix of relocation
 * extents and regular extents, we can dispatch WRITE commands
 * (for relocation extents) and ZONE APPEND commands (for
 * regular extents) at the same time to the same zone, which
 * easily break the write pointer.
 *
 * Also, this flag avoids this block group to be zone finished.
 */
  set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_ZONED_DATA_RELOC, &block_group->runtime_flags);
 }

 ffe_ctl->found_offset = start + block_group->alloc_offset;
 block_group->alloc_offset += num_bytes;
 spin_lock(&ctl->tree_lock);
 ctl->free_space -= num_bytes;
 spin_unlock(&ctl->tree_lock);

 /*
 * We do not check if found_offset is aligned to stripesize. The
 * address is anyway rewritten when using zone append writing.
 */

 ffe_ctl->search_start = ffe_ctl->found_offset;

out:
 if (ret && ffe_ctl->for_treelog)
  fs_info->treelog_bg = 0;
 if (ret && ffe_ctl->for_data_reloc)
  fs_info->data_reloc_bg = 0;
 spin_unlock(&fs_info->relocation_bg_lock);
 spin_unlock(&fs_info->treelog_bg_lock);
 spin_unlock(&block_group->lock);
 spin_unlock(&space_info->lock);
 return ret;
}

static int do_allocation(struct btrfs_block_group *block_group,
    struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
    struct btrfs_block_group **bg_ret)
{
 switch (ffe_ctl->policy) {
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED:
  return do_allocation_clustered(block_group, ffe_ctl, bg_ret);
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED:
  return do_allocation_zoned(block_group, ffe_ctl, bg_ret);
 default:
  BUG();
 }
}

static void release_block_group(struct btrfs_block_group *block_group,
    struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
    int delalloc)
{
 switch (ffe_ctl->policy) {
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED:
  ffe_ctl->retry_uncached = false;
  break;
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED:
  /* Nothing to do */
  break;
 default:
  BUG();
 }

 BUG_ON(btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags) !=
        ffe_ctl->index);
 btrfs_release_block_group(block_group, delalloc);
}

static void found_extent_clustered(struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
       struct btrfs_key *ins)
{
 struct btrfs_free_cluster *last_ptr = ffe_ctl->last_ptr;

 if (!ffe_ctl->use_cluster && last_ptr) {
  spin_lock(&last_ptr->lock);
  last_ptr->window_start = ins->objectid;
  spin_unlock(&last_ptr->lock);
 }
}

static void found_extent(struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
    struct btrfs_key *ins)
{
 switch (ffe_ctl->policy) {
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED:
  found_extent_clustered(ffe_ctl, ins);
  break;
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED:
  /* Nothing to do */
  break;
 default:
  BUG();
 }
}

static int can_allocate_chunk_zoned(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl)
{
 /* Block group's activeness is not a requirement for METADATA block groups. */
 if (!(ffe_ctl->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
  return 0;

 /* If we can activate new zone, just allocate a chunk and use it */
 if (btrfs_can_activate_zone(fs_info->fs_devices, ffe_ctl->flags))
  return 0;

 /*
 * We already reached the max active zones. Try to finish one block
 * group to make a room for a new block group. This is only possible
 * for a data block group because btrfs_zone_finish() may need to wait
 * for a running transaction which can cause a deadlock for metadata
 * allocation.
 */
 if (ffe_ctl->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
  int ret = btrfs_zone_finish_one_bg(fs_info);

  if (ret == 1)
   return 0;
  else if (ret < 0)
   return ret;
 }

 /*
 * If we have enough free space left in an already active block group
 * and we can't activate any other zone now, do not allow allocating a
 * new chunk and let find_free_extent() retry with a smaller size.
 */
 if (ffe_ctl->max_extent_size >= ffe_ctl->min_alloc_size)
  return -ENOSPC;

 /*
 * Even min_alloc_size is not left in any block groups. Since we cannot
 * activate a new block group, allocating it may not help. Let's tell a
 * caller to try again and hope it progress something by writing some
 * parts of the region. That is only possible for data block groups,
 * where a part of the region can be written.
 */
 if (ffe_ctl->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
  return -EAGAIN;

 /*
 * We cannot activate a new block group and no enough space left in any
 * block groups. So, allocating a new block group may not help. But,
 * there is nothing to do anyway, so let's go with it.
 */
 return 0;
}

static int can_allocate_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl)
{
 switch (ffe_ctl->policy) {
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED:
  return 0;
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED:
  return can_allocate_chunk_zoned(fs_info, ffe_ctl);
 default:
  BUG();
 }
}

/*
 * Return >0 means caller needs to re-search for free extent
 * Return 0 means we have the needed free extent.
 * Return <0 means we failed to locate any free extent.
 */
static int find_free_extent_update_loop(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct btrfs_key *ins,
     struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
     struct btrfs_space_info *space_info,
     bool full_search)
{
 struct btrfs_root *root = fs_info->chunk_root;
 int ret;

 if ((ffe_ctl->loop == LOOP_CACHING_NOWAIT) &&
     ffe_ctl->have_caching_bg && !ffe_ctl->orig_have_caching_bg)
  ffe_ctl->orig_have_caching_bg = true;

 if (ins->objectid) {
  found_extent(ffe_ctl, ins);
  return 0;
 }

 if (ffe_ctl->loop >= LOOP_CACHING_WAIT && ffe_ctl->have_caching_bg)
  return 1;

 ffe_ctl->index++;
 if (ffe_ctl->index < BTRFS_NR_RAID_TYPES)
  return 1;

 /* See the comments for btrfs_loop_type for an explanation of the phases. */
 if (ffe_ctl->loop < LOOP_NO_EMPTY_SIZE) {
  ffe_ctl->index = 0;
  /*
 * We want to skip the LOOP_CACHING_WAIT step if we don't have
 * any uncached bgs and we've already done a full search
 * through.
 */
  if (ffe_ctl->loop == LOOP_CACHING_NOWAIT &&
      (!ffe_ctl->orig_have_caching_bg && full_search))
   ffe_ctl->loop++;
  ffe_ctl->loop++;

  if (ffe_ctl->loop == LOOP_ALLOC_CHUNK) {
   struct btrfs_trans_handle *trans;
   int exist = 0;

   /* Check if allocation policy allows to create a new chunk */
   ret = can_allocate_chunk(fs_info, ffe_ctl);
   if (ret)
    return ret;

   trans = current->journal_info;
   if (trans)
    exist = 1;
   else
    trans = btrfs_join_transaction(root);

   if (IS_ERR(trans)) {
    ret = PTR_ERR(trans);
    return ret;
   }

   ret = btrfs_chunk_alloc(trans, space_info, ffe_ctl->flags,
      CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT);

   /* Do not bail out on ENOSPC since we can do more. */
   if (ret == -ENOSPC) {
    ret = 0;
    ffe_ctl->loop++;
   }
   else if (ret < 0)
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   else
    ret = 0;
   if (!exist)
    btrfs_end_transaction(trans);
   if (ret)
    return ret;
  }

  if (ffe_ctl->loop == LOOP_NO_EMPTY_SIZE) {
   if (ffe_ctl->policy != BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED)
    return -ENOSPC;

   /*
 * Don't loop again if we already have no empty_size and
 * no empty_cluster.
 */
   if (ffe_ctl->empty_size == 0 &&
       ffe_ctl->empty_cluster == 0)
    return -ENOSPC;
   ffe_ctl->empty_size = 0;
   ffe_ctl->empty_cluster = 0;
  }
  return 1;
 }
 return -ENOSPC;
}

static int prepare_allocation_clustered(struct btrfs_fs_info *fs_info,
     struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
     struct btrfs_space_info *space_info,
     struct btrfs_key *ins)
{
 /*
 * If our free space is heavily fragmented we may not be able to make
 * big contiguous allocations, so instead of doing the expensive search
 * for free space, simply return ENOSPC with our max_extent_size so we
 * can go ahead and search for a more manageable chunk.
 *
 * If our max_extent_size is large enough for our allocation simply
 * disable clustering since we will likely not be able to find enough
 * space to create a cluster and induce latency trying.
 */
 if (space_info->max_extent_size) {
  spin_lock(&space_info->lock);
  if (space_info->max_extent_size &&
      ffe_ctl->num_bytes > space_info->max_extent_size) {
   ins->offset = space_info->max_extent_size;
   spin_unlock(&space_info->lock);
   return -ENOSPC;
  } else if (space_info->max_extent_size) {
   ffe_ctl->use_cluster = false;
  }
  spin_unlock(&space_info->lock);
 }

 ffe_ctl->last_ptr = fetch_cluster_info(fs_info, space_info,
            &ffe_ctl->empty_cluster);
 if (ffe_ctl->last_ptr) {
  struct btrfs_free_cluster *last_ptr = ffe_ctl->last_ptr;

  spin_lock(&last_ptr->lock);
  if (last_ptr->block_group)
   ffe_ctl->hint_byte = last_ptr->window_start;
  if (last_ptr->fragmented) {
   /*
 * We still set window_start so we can keep track of the
 * last place we found an allocation to try and save
 * some time.
 */
   ffe_ctl->hint_byte = last_ptr->window_start;
   ffe_ctl->use_cluster = false;
  }
  spin_unlock(&last_ptr->lock);
 }

 return 0;
}

static int prepare_allocation_zoned(struct btrfs_fs_info *fs_info,
        struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
        struct btrfs_space_info *space_info)
{
 if (ffe_ctl->for_treelog) {
  spin_lock(&fs_info->treelog_bg_lock);
  if (fs_info->treelog_bg)
   ffe_ctl->hint_byte = fs_info->treelog_bg;
  spin_unlock(&fs_info->treelog_bg_lock);
 } else if (ffe_ctl->for_data_reloc) {
  spin_lock(&fs_info->relocation_bg_lock);
  if (fs_info->data_reloc_bg)
   ffe_ctl->hint_byte = fs_info->data_reloc_bg;
  spin_unlock(&fs_info->relocation_bg_lock);
 } else if (ffe_ctl->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
  struct btrfs_block_group *block_group;

  spin_lock(&fs_info->zone_active_bgs_lock);
  list_for_each_entry(block_group, &fs_info->zone_active_bgs, active_bg_list) {
   /*
 * No lock is OK here because avail is monotinically
 * decreasing, and this is just a hint.
 */
   u64 avail = block_group->zone_capacity - block_group->alloc_offset;

   if (block_group_bits(block_group, ffe_ctl->flags) &&
       block_group->space_info == space_info &&
       avail >= ffe_ctl->num_bytes) {
    ffe_ctl->hint_byte = block_group->start;
    break;
   }
  }
  spin_unlock(&fs_info->zone_active_bgs_lock);
 }

 return 0;
}

static int prepare_allocation(struct btrfs_fs_info *fs_info,
         struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl,
         struct btrfs_space_info *space_info,
         struct btrfs_key *ins)
{
 switch (ffe_ctl->policy) {
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED:
  return prepare_allocation_clustered(fs_info, ffe_ctl,
          space_info, ins);
 case BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED:
  return prepare_allocation_zoned(fs_info, ffe_ctl, space_info);
 default:
  BUG();
 }
}

/*
 * walks the btree of allocated extents and find a hole of a given size.
 * The key ins is changed to record the hole:
 * ins->objectid == start position
 * ins->flags = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY
 * ins->offset == the size of the hole.
 * Any available blocks before search_start are skipped.
 *
 * If there is no suitable free space, we will record the max size of
 * the free space extent currently.
 *
 * The overall logic and call chain:
 *
 * find_free_extent()
 * |- Iterate through all block groups
 * |  |- Get a valid block group
 * |  |- Try to do clustered allocation in that block group
 * |  |- Try to do unclustered allocation in that block group
 * |  |- Check if the result is valid
 * |  |  |- If valid, then exit
 * |  |- Jump to next block group
 * |
 * |- Push harder to find free extents
 *    |- If not found, re-iterate all block groups
 */
static noinline int find_free_extent(struct btrfs_root *root,
         struct btrfs_key *ins,
         struct find_free_extent_ctl *ffe_ctl)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 int ret = 0;
 int cache_block_group_error = 0;
 struct btrfs_block_group *block_group = NULL;
 struct btrfs_space_info *space_info;
 bool full_search = false;

 WARN_ON(ffe_ctl->num_bytes < fs_info->sectorsize);

 ffe_ctl->search_start = 0;
 /* For clustered allocation */
 ffe_ctl->empty_cluster = 0;
 ffe_ctl->last_ptr = NULL;
 ffe_ctl->use_cluster = true;
 ffe_ctl->have_caching_bg = false;
 ffe_ctl->orig_have_caching_bg = false;
 ffe_ctl->index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(ffe_ctl->flags);
 ffe_ctl->loop = 0;
 ffe_ctl->retry_uncached = false;
 ffe_ctl->cached = 0;
 ffe_ctl->max_extent_size = 0;
 ffe_ctl->total_free_space = 0;
 ffe_ctl->found_offset = 0;
 ffe_ctl->policy = BTRFS_EXTENT_ALLOC_CLUSTERED;
 ffe_ctl->size_class = btrfs_calc_block_group_size_class(ffe_ctl->num_bytes);

 if (btrfs_is_zoned(fs_info))
  ffe_ctl->policy = BTRFS_EXTENT_ALLOC_ZONED;

 ins->type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
 ins->objectid = 0;
 ins->offset = 0;

 trace_btrfs_find_free_extent(root, ffe_ctl);

 space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, ffe_ctl->flags);
 if (btrfs_is_zoned(fs_info) && space_info) {
  /* Use dedicated sub-space_info for dedicated block group users. */
  if (ffe_ctl->for_data_reloc) {
   space_info = space_info->sub_group[0];
   ASSERT(space_info->subgroup_id == BTRFS_SUB_GROUP_DATA_RELOC);
  } else if (ffe_ctl->for_treelog) {
   space_info = space_info->sub_group[0];
   ASSERT(space_info->subgroup_id == BTRFS_SUB_GROUP_TREELOG);
  }
 }
 if (!space_info) {
  btrfs_err(fs_info, "no space info for %llu, tree-log %d, relocation %d",
     ffe_ctl->flags, ffe_ctl->for_treelog, ffe_ctl->for_data_reloc);
  return -ENOSPC;
 }

 ret = prepare_allocation(fs_info, ffe_ctl, space_info, ins);
 if (ret < 0)
  return ret;

 ffe_ctl->search_start = max(ffe_ctl->search_start,
        first_logical_byte(fs_info));
 ffe_ctl->search_start = max(ffe_ctl->search_start, ffe_ctl->hint_byte);
 if (ffe_ctl->search_start == ffe_ctl->hint_byte) {
  block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info,
             ffe_ctl->search_start);
  /*
 * we don't want to use the block group if it doesn't match our
 * allocation bits, or if its not cached.
 *
 * However if we are re-searching with an ideal block group
 * picked out then we don't care that the block group is cached.
 */
  if (block_group && block_group_bits(block_group, ffe_ctl->flags) &&
      block_group->space_info == space_info &&
      block_group->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
   down_read(&space_info->groups_sem);
   if (list_empty(&block_group->list) ||
       block_group->ro) {
    /*
 * someone is removing this block group,
 * we can't jump into the have_block_group
 * target because our list pointers are not
 * valid
 */
    btrfs_put_block_group(block_group);
    up_read(&space_info->groups_sem);
   } else {
    ffe_ctl->index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(
       block_group->flags);
    btrfs_lock_block_group(block_group,
             ffe_ctl->delalloc);
    ffe_ctl->hinted = true;
    goto have_block_group;
   }
  } else if (block_group) {
   btrfs_put_block_group(block_group);
  }
 }
search:
 trace_btrfs_find_free_extent_search_loop(root, ffe_ctl);
 ffe_ctl->have_caching_bg = false;
 if (ffe_ctl->index == btrfs_bg_flags_to_raid_index(ffe_ctl->flags) ||
     ffe_ctl->index == 0)
  full_search = true;
 down_read(&space_info->groups_sem);
 list_for_each_entry(block_group,
       &space_info->block_groups[ffe_ctl->index], list) {
  struct btrfs_block_group *bg_ret;

  ffe_ctl->hinted = false;
  /* If the block group is read-only, we can skip it entirely. */
  if (unlikely(block_group->ro)) {
   if (ffe_ctl->for_treelog)
    btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
   if (ffe_ctl->for_data_reloc)
    btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
   continue;
  }

  btrfs_grab_block_group(block_group, ffe_ctl->delalloc);
  ffe_ctl->search_start = block_group->start;

  /*
 * this can happen if we end up cycling through all the
 * raid types, but we want to make sure we only allocate
 * for the proper type.
 */
  if (!block_group_bits(block_group, ffe_ctl->flags)) {
   u64 extra = BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP |
    BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
    BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
    BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;

   /*
 * if they asked for extra copies and this block group
 * doesn't provide them, bail.  This does allow us to
 * fill raid0 from raid1.
 */
   if ((ffe_ctl->flags & extra) && !(block_group->flags & extra))
    goto loop;

   /*
 * This block group has different flags than we want.
 * It's possible that we have MIXED_GROUP flag but no
 * block group is mixed.  Just skip such block group.
 */
   btrfs_release_block_group(block_group, ffe_ctl->delalloc);
   continue;
  }

have_block_group:
  trace_btrfs_find_free_extent_have_block_group(root, ffe_ctl, block_group);
  ffe_ctl->cached = btrfs_block_group_done(block_group);
  if (unlikely(!ffe_ctl->cached)) {
   ffe_ctl->have_caching_bg = true;
   ret = btrfs_cache_block_group(block_group, false);

   /*
 * If we get ENOMEM here or something else we want to
 * try other block groups, because it may not be fatal.
 * However if we can't find anything else we need to
 * save our return here so that we return the actual
 * error that caused problems, not ENOSPC.
 */
   if (ret < 0) {
    if (!cache_block_group_error)
     cache_block_group_error = ret;
    ret = 0;
    goto loop;
   }
   ret = 0;
  }

  if (unlikely(block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)) {
   if (!cache_block_group_error)
    cache_block_group_error = -EIO;
   goto loop;
  }

  if (!find_free_extent_check_size_class(ffe_ctl, block_group))
   goto loop;

  bg_ret = NULL;
  ret = do_allocation(block_group, ffe_ctl, &bg_ret);
  if (ret > 0)
   goto loop;

  if (bg_ret && bg_ret != block_group) {
   btrfs_release_block_group(block_group, ffe_ctl->delalloc);
   block_group = bg_ret;
  }

  /* Checks */
  ffe_ctl->search_start = round_up(ffe_ctl->found_offset,
       fs_info->stripesize);

  /* move on to the next group */
  if (ffe_ctl->search_start + ffe_ctl->num_bytes >
      block_group->start + block_group->length) {
   btrfs_add_free_space_unused(block_group,
         ffe_ctl->found_offset,
         ffe_ctl->num_bytes);
   goto loop;
  }

  if (ffe_ctl->found_offset < ffe_ctl->search_start)
   btrfs_add_free_space_unused(block_group,
     ffe_ctl->found_offset,
     ffe_ctl->search_start - ffe_ctl->found_offset);

  ret = btrfs_add_reserved_bytes(block_group, ffe_ctl->ram_bytes,
            ffe_ctl->num_bytes,
            ffe_ctl->delalloc,
            ffe_ctl->loop >= LOOP_WRONG_SIZE_CLASS);
  if (ret == -EAGAIN) {
   btrfs_add_free_space_unused(block_group,
     ffe_ctl->found_offset,
     ffe_ctl->num_bytes);
   goto loop;
  }
  btrfs_inc_block_group_reservations(block_group);

  /* we are all good, lets return */
  ins->objectid = ffe_ctl->search_start;
  ins->offset = ffe_ctl->num_bytes;

  trace_btrfs_reserve_extent(block_group, ffe_ctl);
  btrfs_release_block_group(block_group, ffe_ctl->delalloc);
  break;
loop:
  if (!ffe_ctl->cached && ffe_ctl->loop > LOOP_CACHING_NOWAIT &&
      !ffe_ctl->retry_uncached) {
   ffe_ctl->retry_uncached = true;
   btrfs_wait_block_group_cache_progress(block_group,
      ffe_ctl->num_bytes +
      ffe_ctl->empty_cluster +
      ffe_ctl->empty_size);
   goto have_block_group;
  }
  release_block_group(block_group, ffe_ctl, ffe_ctl->delalloc);
  cond_resched();
 }
 up_read(&space_info->groups_sem);

 ret = find_free_extent_update_loop(fs_info, ins, ffe_ctl, space_info,
        full_search);
 if (ret > 0)
  goto search;

 if (ret == -ENOSPC && !cache_block_group_error) {
  /*
 * Use ffe_ctl->total_free_space as fallback if we can't find
 * any contiguous hole.
 */
  if (!ffe_ctl->max_extent_size)
   ffe_ctl->max_extent_size = ffe_ctl->total_free_space;
  spin_lock(&space_info->lock);
  space_info->max_extent_size = ffe_ctl->max_extent_size;
  spin_unlock(&space_info->lock);
  ins->offset = ffe_ctl->max_extent_size;
 } else if (ret == -ENOSPC) {
  ret = cache_block_group_error;
 }
 return ret;
}

/*
 * Entry point to the extent allocator. Tries to find a hole that is at least
 * as big as @num_bytes.
 *
 * @root           - The root that will contain this extent
 *
 * @ram_bytes      - The amount of space in ram that @num_bytes take. This
 * is used for accounting purposes. This value differs
 * from @num_bytes only in the case of compressed extents.
 *
 * @num_bytes      - Number of bytes to allocate on-disk.
 *
 * @min_alloc_size - Indicates the minimum amount of space that the
 * allocator should try to satisfy. In some cases
 * @num_bytes may be larger than what is required and if
 * the filesystem is fragmented then allocation fails.
 * However, the presence of @min_alloc_size gives a
 * chance to try and satisfy the smaller allocation.
 *
 * @empty_size     - A hint that you plan on doing more COW. This is the
 * size in bytes the allocator should try to find free
 * next to the block it returns.  This is just a hint and
 * may be ignored by the allocator.
 *
 * @hint_byte      - Hint to the allocator to start searching above the byte
 * address passed. It might be ignored.
 *
 * @ins            - This key is modified to record the found hole. It will
 * have the following values:
 * ins->objectid == start position
 * ins->flags = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY
 * ins->offset == the size of the hole.
 *
 * @is_data        - Boolean flag indicating whether an extent is
 * allocated for data (true) or metadata (false)
 *
 * @delalloc       - Boolean flag indicating whether this allocation is for
 * delalloc or not. If 'true' data_rwsem of block groups
 * is going to be acquired.
 *
 *
 * Returns 0 when an allocation succeeded or < 0 when an error occurred. In
 * case -ENOSPC is returned then @ins->offset will contain the size of the
 * largest available hole the allocator managed to find.
 */
int btrfs_reserve_extent(struct btrfs_root *root, u64 ram_bytes,
    u64 num_bytes, u64 min_alloc_size,
    u64 empty_size, u64 hint_byte,
    struct btrfs_key *ins, int is_data, int delalloc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct find_free_extent_ctl ffe_ctl = {};
 bool final_tried = num_bytes == min_alloc_size;
 u64 flags;
 int ret;
 bool for_treelog = (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);
 bool for_data_reloc = (btrfs_is_data_reloc_root(root) && is_data);

 flags = get_alloc_profile_by_root(root, is_data);
again:
 WARN_ON(num_bytes < fs_info->sectorsize);

 ffe_ctl.ram_bytes = ram_bytes;
 ffe_ctl.num_bytes = num_bytes;
 ffe_ctl.min_alloc_size = min_alloc_size;
 ffe_ctl.empty_size = empty_size;
 ffe_ctl.flags = flags;
 ffe_ctl.delalloc = delalloc;
 ffe_ctl.hint_byte = hint_byte;
 ffe_ctl.for_treelog = for_treelog;
 ffe_ctl.for_data_reloc = for_data_reloc;

 ret = find_free_extent(root, ins, &ffe_ctl);
 if (!ret && !is_data) {
  btrfs_dec_block_group_reservations(fs_info, ins->objectid);
 } else if (ret == -ENOSPC) {
  if (!final_tried && ins->offset) {
   num_bytes = min(num_bytes >> 1, ins->offset);
   num_bytes = round_down(num_bytes,
            fs_info->sectorsize);
   num_bytes = max(num_bytes, min_alloc_size);
   ram_bytes = num_bytes;
   if (num_bytes == min_alloc_size)
    final_tried = true;
   goto again;
  } else if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
   struct btrfs_space_info *sinfo;

   sinfo = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
   btrfs_err(fs_info,
 "allocation failed flags %llu, wanted %llu tree-log %d, relocation: %d",
      flags, num_bytes, for_treelog, for_data_reloc);
   if (sinfo)
    btrfs_dump_space_info(fs_info, sinfo,
            num_bytes, 1);
  }
 }

 return ret;
}

int btrfs_free_reserved_extent(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start, u64 len,
          bool is_delalloc)
{
 struct btrfs_block_group *cache;

 cache = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
 if (!cache) {
  btrfs_err(fs_info, "Unable to find block group for %llu",
     start);
  return -ENOSPC;
 }

 btrfs_add_free_space(cache, start, len);
 btrfs_free_reserved_bytes(cache, len, is_delalloc);
 trace_btrfs_reserved_extent_free(fs_info, start, len);

 btrfs_put_block_group(cache);
 return 0;
}

int btrfs_pin_reserved_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
         const struct extent_buffer *eb)
{
 struct btrfs_block_group *cache;
 int ret = 0;

 cache = btrfs_lookup_block_group(trans->fs_info, eb->start);
 if (!cache) {
  btrfs_err(trans->fs_info, "unable to find block group for %llu",
     eb->start);
  return -ENOSPC;
 }

 ret = pin_down_extent(trans, cache, eb->start, eb->len, 1);
 btrfs_put_block_group(cache);
 return ret;
}

static int alloc_reserved_extent(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 bytenr,
     u64 num_bytes)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 int ret;

 ret = btrfs_remove_from_free_space_tree(trans, bytenr, num_bytes);
 if (ret)
  return ret;

 ret = btrfs_update_block_group(trans, bytenr, num_bytes, true);
 if (ret) {
  ASSERT(!ret);
  btrfs_err(fs_info, "update block group failed for %llu %llu",
     bytenr, num_bytes);
  return ret;
 }

 trace_btrfs_reserved_extent_alloc(fs_info, bytenr, num_bytes);
 return 0;
}

static int alloc_reserved_file_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
          u64 parent, u64 root_objectid,
          u64 flags, u64 owner, u64 offset,
          struct btrfs_key *ins, int ref_mod, u64 oref_root)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *extent_root;
 int ret;
 struct btrfs_extent_item *extent_item;
 struct btrfs_extent_owner_ref *oref;
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 int type;
 u32 size;
 const bool simple_quota = (btrfs_qgroup_mode(fs_info) == BTRFS_QGROUP_MODE_SIMPLE);

 if (parent > 0)
  type = BTRFS_SHARED_DATA_REF_KEY;
 else
  type = BTRFS_EXTENT_DATA_REF_KEY;

 size = sizeof(*extent_item);
 if (simple_quota)
  size += btrfs_extent_inline_ref_size(BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY);
 size += btrfs_extent_inline_ref_size(type);

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

 extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, ins->objectid);
 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, extent_root, path, ins, size);
 if (ret) {
  btrfs_free_path(path);
  return ret;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 extent_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_extent_item);
 btrfs_set_extent_refs(leaf, extent_item, ref_mod);
 btrfs_set_extent_generation(leaf, extent_item, trans->transid);
 btrfs_set_extent_flags(leaf, extent_item,
          flags | BTRFS_EXTENT_FLAG_DATA);

 iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(extent_item + 1);
 if (simple_quota) {
  btrfs_set_extent_inline_ref_type(leaf, iref, BTRFS_EXTENT_OWNER_REF_KEY);
  oref = (struct btrfs_extent_owner_ref *)(&iref->offset);
  btrfs_set_extent_owner_ref_root_id(leaf, oref, oref_root);
  iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(oref + 1);
 }
 btrfs_set_extent_inline_ref_type(leaf, iref, type);

 if (parent > 0) {
  struct btrfs_shared_data_ref *ref;
  ref = (struct btrfs_shared_data_ref *)(iref + 1);
  btrfs_set_extent_inline_ref_offset(leaf, iref, parent);
  btrfs_set_shared_data_ref_count(leaf, ref, ref_mod);
 } else {
  struct btrfs_extent_data_ref *ref;
  ref = (struct btrfs_extent_data_ref *)(&iref->offset);
  btrfs_set_extent_data_ref_root(leaf, ref, root_objectid);
  btrfs_set_extent_data_ref_objectid(leaf, ref, owner);
  btrfs_set_extent_data_ref_offset(leaf, ref, offset);
  btrfs_set_extent_data_ref_count(leaf, ref, ref_mod);
 }

 btrfs_free_path(path);

 return alloc_reserved_extent(trans, ins->objectid, ins->offset);
}

static int alloc_reserved_tree_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
         const struct btrfs_delayed_ref_node *node,
         struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *extent_root;
 int ret;
 struct btrfs_extent_item *extent_item;
 struct btrfs_key extent_key;
 struct btrfs_tree_block_info *block_info;
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 struct btrfs_path *path;
 struct extent_buffer *leaf;
 u32 size = sizeof(*extent_item) + sizeof(*iref);
 const u64 flags = (extent_op ? extent_op->flags_to_set : 0);
 /* The owner of a tree block is the level. */
 int level = btrfs_delayed_ref_owner(node);
 bool skinny_metadata = btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA);

 extent_key.objectid = node->bytenr;
 if (skinny_metadata) {
  /* The owner of a tree block is the level. */
  extent_key.offset = level;
  extent_key.type = BTRFS_METADATA_ITEM_KEY;
 } else {
  extent_key.offset = node->num_bytes;
  extent_key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
  size += sizeof(*block_info);
 }

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

 extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, extent_key.objectid);
 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, extent_root, path, &extent_key,
          size);
 if (ret) {
  btrfs_free_path(path);
  return ret;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 extent_item = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_extent_item);
 btrfs_set_extent_refs(leaf, extent_item, 1);
 btrfs_set_extent_generation(leaf, extent_item, trans->transid);
 btrfs_set_extent_flags(leaf, extent_item,
          flags | BTRFS_EXTENT_FLAG_TREE_BLOCK);

 if (skinny_metadata) {
  iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(extent_item + 1);
 } else {
  block_info = (struct btrfs_tree_block_info *)(extent_item + 1);
  btrfs_set_tree_block_key(leaf, block_info, &extent_op->key);
  btrfs_set_tree_block_level(leaf, block_info, level);
  iref = (struct btrfs_extent_inline_ref *)(block_info + 1);
 }

 if (node->type == BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY) {
  btrfs_set_extent_inline_ref_type(leaf, iref,
       BTRFS_SHARED_BLOCK_REF_KEY);
  btrfs_set_extent_inline_ref_offset(leaf, iref, node->parent);
 } else {
  btrfs_set_extent_inline_ref_type(leaf, iref,
       BTRFS_TREE_BLOCK_REF_KEY);
  btrfs_set_extent_inline_ref_offset(leaf, iref, node->ref_root);
 }

 btrfs_free_path(path);

 return alloc_reserved_extent(trans, node->bytenr, fs_info->nodesize);
}

int btrfs_alloc_reserved_file_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_root *root, u64 owner,
         u64 offset, u64 ram_bytes,
         struct btrfs_key *ins)
{
 struct btrfs_ref generic_ref = {
  .action = BTRFS_ADD_DELAYED_EXTENT,
  .bytenr = ins->objectid,
  .num_bytes = ins->offset,
  .owning_root = btrfs_root_id(root),
  .ref_root = btrfs_root_id(root),
 };

 ASSERT(generic_ref.ref_root != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);

 if (btrfs_is_data_reloc_root(root) && btrfs_is_fstree(root->relocation_src_root))
  generic_ref.owning_root = root->relocation_src_root;

 btrfs_init_data_ref(&generic_ref, owner, offset, 0, false);
 btrfs_ref_tree_mod(root->fs_info, &generic_ref);

 return btrfs_add_delayed_data_ref(trans, &generic_ref, ram_bytes);
}

/*
 * this is used by the tree logging recovery code.  It records that
 * an extent has been allocated and makes sure to clear the free
 * space cache bits as well
 */
int btrfs_alloc_logged_file_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
       u64 root_objectid, u64 owner, u64 offset,
       struct btrfs_key *ins)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 int ret;
 struct btrfs_block_group *block_group;
 struct btrfs_space_info *space_info;
 const struct btrfs_squota_delta delta = {
  .root = root_objectid,
  .num_bytes = ins->offset,
  .generation = trans->transid,
  .is_data = true,
  .is_inc = true,
 };

 /*
 * Mixed block groups will exclude before processing the log so we only
 * need to do the exclude dance if this fs isn't mixed.
 */
 if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, MIXED_GROUPS)) {
  ret = __exclude_logged_extent(fs_info, ins->objectid,
           ins->offset);
  if (ret)
   return ret;
 }

 block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, ins->objectid);
 if (!block_group)
  return -EINVAL;

 space_info = block_group->space_info;
 spin_lock(&space_info->lock);
 spin_lock(&block_group->lock);
 space_info->bytes_reserved += ins->offset;
 block_group->reserved += ins->offset;
 spin_unlock(&block_group->lock);
 spin_unlock(&space_info->lock);

 ret = alloc_reserved_file_extent(trans, 0, root_objectid, 0, owner,
      offset, ins, 1, root_objectid);
 if (ret)
  btrfs_pin_extent(trans, ins->objectid, ins->offset, 1);
 ret = btrfs_record_squota_delta(fs_info, &delta);
 btrfs_put_block_group(block_group);
 return ret;
}

#ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
/*
 * Extra safety check in case the extent tree is corrupted and extent allocator
 * chooses to use a tree block which is already used and locked.
 */
static bool check_eb_lock_owner(const struct extent_buffer *eb)
{
 if (eb->lock_owner == current->pid) {
  btrfs_err_rl(eb->fs_info,
"tree block %llu owner %llu already locked by pid=%d, extent tree corruption detected",
        eb->start, btrfs_header_owner(eb), current->pid);
  return true;
 }
 return false;
}
#else
static bool check_eb_lock_owner(struct extent_buffer *eb)
{
 return false;
}
#endif

static struct extent_buffer *
btrfs_init_new_buffer(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_root *root,
        u64 bytenr, int level, u64 owner,
        enum btrfs_lock_nesting nest)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct extent_buffer *buf;
 u64 lockdep_owner = owner;

 buf = btrfs_find_create_tree_block(fs_info, bytenr, owner, level);
 if (IS_ERR(buf))
  return buf;

 if (check_eb_lock_owner(buf)) {
  free_extent_buffer(buf);
  return ERR_PTR(-EUCLEAN);
 }

 /*
 * The reloc trees are just snapshots, so we need them to appear to be
 * just like any other fs tree WRT lockdep.
 *
 * The exception however is in replace_path() in relocation, where we
 * hold the lock on the original fs root and then search for the reloc
 * root.  At that point we need to make sure any reloc root buffers are
 * set to the BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID lockdep class in order to make
 * lockdep happy.
 */
 if (lockdep_owner == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID &&
     !test_bit(BTRFS_ROOT_RESET_LOCKDEP_CLASS, &root->state))
  lockdep_owner = BTRFS_FS_TREE_OBJECTID;

 /* btrfs_clear_buffer_dirty() accesses generation field. */
 btrfs_set_header_generation(buf, trans->transid);

 /*
 * This needs to stay, because we could allocate a freed block from an
 * old tree into a new tree, so we need to make sure this new block is
 * set to the appropriate level and owner.
 */
 btrfs_set_buffer_lockdep_class(lockdep_owner, buf, level);

 btrfs_tree_lock_nested(buf, nest);
 btrfs_clear_buffer_dirty(trans, buf);
 clear_bit(EXTENT_BUFFER_STALE, &buf->bflags);
 clear_bit(EXTENT_BUFFER_ZONED_ZEROOUT, &buf->bflags);

 set_extent_buffer_uptodate(buf);

 memzero_extent_buffer(buf, 0, sizeof(struct btrfs_header));
 btrfs_set_header_level(buf, level);
 btrfs_set_header_bytenr(buf, buf->start);
 btrfs_set_header_generation(buf, trans->transid);
 btrfs_set_header_backref_rev(buf, BTRFS_MIXED_BACKREF_REV);
 btrfs_set_header_owner(buf, owner);
 write_extent_buffer_fsid(buf, fs_info->fs_devices->metadata_uuid);
 write_extent_buffer_chunk_tree_uuid(buf, fs_info->chunk_tree_uuid);
 if (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID) {
  buf->log_index = root->log_transid % 2;
  /*
 * we allow two log transactions at a time, use different
 * EXTENT bit to differentiate dirty pages.
 */
  if (buf->log_index == 0)
   btrfs_set_extent_bit(&root->dirty_log_pages, buf->start,
          buf->start + buf->len - 1,
          EXTENT_DIRTY_LOG1, NULL);
  else
   btrfs_set_extent_bit(&root->dirty_log_pages, buf->start,
          buf->start + buf->len - 1,
          EXTENT_DIRTY_LOG2, NULL);
 } else {
  buf->log_index = -1;
  btrfs_set_extent_bit(&trans->transaction->dirty_pages, buf->start,
         buf->start + buf->len - 1, EXTENT_DIRTY, NULL);
 }
 /* this returns a buffer locked for blocking */
 return buf;
}

/*
 * finds a free extent and does all the dirty work required for allocation
 * returns the tree buffer or an ERR_PTR on error.
 */
struct extent_buffer *btrfs_alloc_tree_block(struct btrfs_trans_handle *trans,
          struct btrfs_root *root,
          u64 parent, u64 root_objectid,
          const struct btrfs_disk_key *key,
          int level, u64 hint,
          u64 empty_size,
          u64 reloc_src_root,
          enum btrfs_lock_nesting nest)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_key ins;
 struct btrfs_block_rsv *block_rsv;
 struct extent_buffer *buf;
 u64 flags = 0;
 int ret;
 u32 blocksize = fs_info->nodesize;
 bool skinny_metadata = btrfs_fs_incompat(fs_info, SKINNY_METADATA);
 u64 owning_root;

#ifdef CONFIG_BTRFS_FS_RUN_SANITY_TESTS
 if (btrfs_is_testing(fs_info)) {
  buf = btrfs_init_new_buffer(trans, root, root->alloc_bytenr,
         level, root_objectid, nest);
  if (!IS_ERR(buf))
   root->alloc_bytenr += blocksize;
  return buf;
 }
#endif

 block_rsv = btrfs_use_block_rsv(trans, root, blocksize);
 if (IS_ERR(block_rsv))
  return ERR_CAST(block_rsv);

 ret = btrfs_reserve_extent(root, blocksize, blocksize, blocksize,
       empty_size, hint, &ins, 0, 0);
 if (ret)
  goto out_unuse;

 buf = btrfs_init_new_buffer(trans, root, ins.objectid, level,
        root_objectid, nest);
 if (IS_ERR(buf)) {
  ret = PTR_ERR(buf);
  goto out_free_reserved;
 }
 owning_root = btrfs_header_owner(buf);

 if (root_objectid == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID) {
  if (parent == 0)
   parent = ins.objectid;
  flags |= BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF;
  owning_root = reloc_src_root;
 } else
  BUG_ON(parent > 0);

 if (root_objectid != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID) {
  struct btrfs_delayed_extent_op *extent_op;
  struct btrfs_ref generic_ref = {
   .action = BTRFS_ADD_DELAYED_EXTENT,
   .bytenr = ins.objectid,
   .num_bytes = ins.offset,
   .parent = parent,
   .owning_root = owning_root,
   .ref_root = root_objectid,
  };

  if (!skinny_metadata || flags != 0) {
   extent_op = btrfs_alloc_delayed_extent_op();
   if (!extent_op) {
    ret = -ENOMEM;
    goto out_free_buf;
   }
   if (key)
    memcpy(&extent_op->key, key, sizeof(extent_op->key));
   else
    memset(&extent_op->key, 0, sizeof(extent_op->key));
   extent_op->flags_to_set = flags;
   extent_op->update_key = (skinny_metadata ? false : true);
   extent_op->update_flags = (flags != 0);
  } else {
   extent_op = NULL;
  }

  btrfs_init_tree_ref(&generic_ref, level, btrfs_root_id(root), false);
  btrfs_ref_tree_mod(fs_info, &generic_ref);
  ret = btrfs_add_delayed_tree_ref(trans, &generic_ref, extent_op);
  if (ret) {
   btrfs_free_delayed_extent_op(extent_op);
   goto out_free_buf;
  }
 }
 return buf;

out_free_buf:
 btrfs_tree_unlock(buf);
 free_extent_buffer(buf);
out_free_reserved:
 btrfs_free_reserved_extent(fs_info, ins.objectid, ins.offset, false);
out_unuse:
 btrfs_unuse_block_rsv(fs_info, block_rsv, blocksize);
 return ERR_PTR(ret);
}

struct walk_control {
 u64 refs[BTRFS_MAX_LEVEL];
 u64 flags[BTRFS_MAX_LEVEL];
 struct btrfs_key update_progress;
 struct btrfs_key drop_progress;
 int drop_level;
 int stage;
 int level;
 int shared_level;
 int update_ref;
 int keep_locks;
 int reada_slot;
 int reada_count;
 int restarted;
 /* Indicate that extent info needs to be looked up when walking the tree. */
 int lookup_info;
};

/*
 * This is our normal stage.  We are traversing blocks the current snapshot owns
 * and we are dropping any of our references to any children we are able to, and
 * then freeing the block once we've processed all of the children.
 */
#define DROP_REFERENCE 1

/*
 * We enter this stage when we have to walk into a child block (meaning we can't
 * simply drop our reference to it from our current parent node) and there are
 * more than one reference on it.  If we are the owner of any of the children
 * blocks from the current parent node then we have to do the FULL_BACKREF dance
 * on them in order to drop our normal ref and add the shared ref.
 */
#define UPDATE_BACKREF 2

/*
 * Decide if we need to walk down into this node to adjust the references.
 *
 * @root: the root we are currently deleting
 * @wc: the walk control for this deletion
 * @eb: the parent eb that we're currently visiting
 * @refs: the number of refs for wc->level - 1
 * @flags: the flags for wc->level - 1
 * @slot: the slot in the eb that we're currently checking
 *
 * This is meant to be called when we're evaluating if a node we point to at
 * wc->level should be read and walked into, or if we can simply delete our
 * reference to it.  We return true if we should walk into the node, false if we
 * can skip it.
 *
 * We have assertions in here to make sure this is called correctly.  We assume
 * that sanity checking on the blocks read to this point has been done, so any
 * corrupted file systems must have been caught before calling this function.
 */
static bool visit_node_for_delete(struct btrfs_root *root, struct walk_control *wc,
      struct extent_buffer *eb, u64 flags, int slot)
{
 struct btrfs_key key;
 u64 generation;
 int level = wc->level;

 ASSERT(level > 0);
 ASSERT(wc->refs[level - 1] > 0);

 /*
 * The update backref stage we only want to skip if we already have
 * FULL_BACKREF set, otherwise we need to read.
 */
 if (wc->stage == UPDATE_BACKREF) {
  if (level == 1 && flags & BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF)
   return false;
  return true;
 }

 /*
 * We're the last ref on this block, we must walk into it and process
 * any refs it's pointing at.
 */
 if (wc->refs[level - 1] == 1)
  return true;

 /*
 * If we're already FULL_BACKREF then we know we can just drop our
 * current reference.
 */
 if (level == 1 && flags & BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF)
  return false;

 /*
 * This block is older than our creation generation, we can drop our
 * reference to it.
 */
 generation = btrfs_node_ptr_generation(eb, slot);
 if (!wc->update_ref || generation <= btrfs_root_origin_generation(root))
  return false;

 /*
 * This block was processed from a previous snapshot deletion run, we
 * can skip it.
 */
 btrfs_node_key_to_cpu(eb, &key, slot);
 if (btrfs_comp_cpu_keys(&key, &wc->update_progress) < 0)
  return false;

 /* All other cases we need to wander into the node. */
 return true;
}

static noinline void reada_walk_down(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_root *root,
         struct walk_control *wc,
         struct btrfs_path *path)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 u64 bytenr;
 u64 generation;
 u64 refs;
 u64 flags;
 u32 nritems;
 struct extent_buffer *eb;
 int ret;
 int slot;
 int nread = 0;

 if (path->slots[wc->level] < wc->reada_slot) {
  wc->reada_count = wc->reada_count * 2 / 3;
  wc->reada_count = max(wc->reada_count, 2);
 } else {
  wc->reada_count = wc->reada_count * 3 / 2;
  wc->reada_count = min_t(int, wc->reada_count,
     BTRFS_NODEPTRS_PER_BLOCK(fs_info));
 }

 eb = path->nodes[wc->level];
 nritems = btrfs_header_nritems(eb);

 for (slot = path->slots[wc->level]; slot < nritems; slot++) {
  if (nread >= wc->reada_count)
   break;

  cond_resched();
  bytenr = btrfs_node_blockptr(eb, slot);
  generation = btrfs_node_ptr_generation(eb, slot);

  if (slot == path->slots[wc->level])
   goto reada;

  if (wc->stage == UPDATE_BACKREF &&
      generation <= btrfs_root_origin_generation(root))
   continue;

  /* We don't lock the tree block, it's OK to be racy here */
  ret = btrfs_lookup_extent_info(trans, fs_info, bytenr,
            wc->level - 1, 1, &refs,
            &flags, NULL);
  /* We don't care about errors in readahead. */
  if (ret < 0)
   continue;

  /*
 * This could be racey, it's conceivable that we raced and end
 * up with a bogus refs count, if that's the case just skip, if
 * we are actually corrupt we will notice when we look up
 * everything again with our locks.
 */
  if (refs == 0)
   continue;

  /* If we don't need to visit this node don't reada. */
  if (!visit_node_for_delete(root, wc, eb, flags, slot))
   continue;
reada:
  btrfs_readahead_node_child(eb, slot);
  nread++;
 }
 wc->reada_slot = slot;
}

/*
 * helper to process tree block while walking down the tree.
 *
 * when wc->stage == UPDATE_BACKREF, this function updates
 * back refs for pointers in the block.
 *
 * NOTE: return value 1 means we should stop walking down.
 */
static noinline int walk_down_proc(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_root *root,
       struct btrfs_path *path,
       struct walk_control *wc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 int level = wc->level;
 struct extent_buffer *eb = path->nodes[level];
 u64 flag = BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF;
 int ret;

 if (wc->stage == UPDATE_BACKREF && btrfs_header_owner(eb) != btrfs_root_id(root))
  return 1;

 /*
 * when reference count of tree block is 1, it won't increase
 * again. once full backref flag is set, we never clear it.
 */
 if (wc->lookup_info &&
     ((wc->stage == DROP_REFERENCE && wc->refs[level] != 1) ||
      (wc->stage == UPDATE_BACKREF && !(wc->flags[level] & flag)))) {
  ASSERT(path->locks[level]);
  ret = btrfs_lookup_extent_info(trans, fs_info,
            eb->start, level, 1,
            &wc->refs[level],
            &wc->flags[level],
            NULL);
  if (ret)
   return ret;
  if (unlikely(wc->refs[level] == 0)) {
   btrfs_err(fs_info, "bytenr %llu has 0 references, expect > 0",
      eb->start);
   return -EUCLEAN;
  }
 }

 if (wc->stage == DROP_REFERENCE) {
  if (wc->refs[level] > 1)
   return 1;

  if (path->locks[level] && !wc->keep_locks) {
   btrfs_tree_unlock_rw(eb, path->locks[level]);
   path->locks[level] = 0;
  }
  return 0;
 }

 /* wc->stage == UPDATE_BACKREF */
 if (!(wc->flags[level] & flag)) {
  ASSERT(path->locks[level]);
  ret = btrfs_inc_ref(trans, root, eb, 1);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }
  ret = btrfs_dec_ref(trans, root, eb, 0);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }
  ret = btrfs_set_disk_extent_flags(trans, eb, flag);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   return ret;
  }
  wc->flags[level] |= flag;
 }

 /*
 * the block is shared by multiple trees, so it's not good to
 * keep the tree lock
 */
 if (path->locks[level] && level > 0) {
  btrfs_tree_unlock_rw(eb, path->locks[level]);
  path->locks[level] = 0;
 }
 return 0;
}

/*
 * This is used to verify a ref exists for this root to deal with a bug where we
 * would have a drop_progress key that hadn't been updated properly.
 */
static int check_ref_exists(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_root *root, u64 bytenr, u64 parent,
       int level)
{
 struct btrfs_delayed_ref_root *delayed_refs;
 struct btrfs_delayed_ref_head *head;
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);
 struct btrfs_extent_inline_ref *iref;
 int ret;
 bool exists = false;

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
again:
 ret = lookup_extent_backref(trans, path, &iref, bytenr,
        root->fs_info->nodesize, parent,
        btrfs_root_id(root), level, 0);
 if (ret != -ENOENT) {
  /*
 * If we get 0 then we found our reference, return 1, else
 * return the error if it's not -ENOENT;
 */
  return (ret < 0 ) ? ret : 1;
 }

 /*
 * We could have a delayed ref with this reference, so look it up while
 * we're holding the path open to make sure we don't race with the
 * delayed ref running.
 */
 delayed_refs = &trans->transaction->delayed_refs;
 spin_lock(&delayed_refs->lock);
 head = btrfs_find_delayed_ref_head(root->fs_info, delayed_refs, bytenr);
 if (!head)
  goto out;
 if (!mutex_trylock(&head->mutex)) {
  /*
 * We're contended, means that the delayed ref is running, get a
 * reference and wait for the ref head to be complete and then
 * try again.
 */
  refcount_inc(&head->refs);
  spin_unlock(&delayed_refs->lock);

  btrfs_release_path(path);

  mutex_lock(&head->mutex);
  mutex_unlock(&head->mutex);
  btrfs_put_delayed_ref_head(head);
  goto again;
 }

 exists = btrfs_find_delayed_tree_ref(head, btrfs_root_id(root), parent);
 mutex_unlock(&head->mutex);
out:
 spin_unlock(&delayed_refs->lock);
 return exists ? 1 : 0;
}

/*
 * We may not have an uptodate block, so if we are going to walk down into this
 * block we need to drop the lock, read it off of the disk, re-lock it and
 * return to continue dropping the snapshot.
 */
static int check_next_block_uptodate(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_root *root,
         struct btrfs_path *path,
         struct walk_control *wc,
         struct extent_buffer *next)
{
 struct btrfs_tree_parent_check check = { 0 };
 u64 generation;
 int level = wc->level;
 int ret;

 btrfs_assert_tree_write_locked(next);

 generation = btrfs_node_ptr_generation(path->nodes[level], path->slots[level]);

 if (btrfs_buffer_uptodate(next, generation, 0))
  return 0;

 check.level = level - 1;
 check.transid = generation;
 check.owner_root = btrfs_root_id(root);
 check.has_first_key = true;
 btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[level], &check.first_key, path->slots[level]);

 btrfs_tree_unlock(next);
 if (level == 1)
  reada_walk_down(trans, root, wc, path);
 ret = btrfs_read_extent_buffer(next, &check);
 if (ret) {
  free_extent_buffer(next);
  return ret;
 }
 btrfs_tree_lock(next);
 wc->lookup_info = 1;
 return 0;
}

/*
 * If we determine that we don't have to visit wc->level - 1 then we need to
 * determine if we can drop our reference.
 *
 * If we are UPDATE_BACKREF then we will not, we need to update our backrefs.
 *
 * If we are DROP_REFERENCE this will figure out if we need to drop our current
 * reference, skipping it if we dropped it from a previous incompleted drop, or
 * dropping it if we still have a reference to it.
 */
static int maybe_drop_reference(struct btrfs_trans_handle *trans, struct btrfs_root *root,
    struct btrfs_path *path, struct walk_control *wc,
    struct extent_buffer *next, u64 owner_root)
{
 struct btrfs_ref ref = {
  .action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF,
  .bytenr = next->start,
  .num_bytes = root->fs_info->nodesize,
  .owning_root = owner_root,
  .ref_root = btrfs_root_id(root),
 };
 int level = wc->level;
 int ret;

 /* We are UPDATE_BACKREF, we're not dropping anything. */
 if (wc->stage == UPDATE_BACKREF)
  return 0;

 if (wc->flags[level] & BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF) {
  ref.parent = path->nodes[level]->start;
 } else {
  ASSERT(btrfs_root_id(root) == btrfs_header_owner(path->nodes[level]));
  if (btrfs_root_id(root) != btrfs_header_owner(path->nodes[level])) {
   btrfs_err(root->fs_info, "mismatched block owner");
   return -EIO;
  }
 }

 /*
 * If we had a drop_progress we need to verify the refs are set as
 * expected.  If we find our ref then we know that from here on out
 * everything should be correct, and we can clear the
 * ->restarted flag.
 */
 if (wc->restarted) {
  ret = check_ref_exists(trans, root, next->start, ref.parent,
           level - 1);
  if (ret <= 0)
   return ret;
  ret = 0;
  wc->restarted = 0;
 }

 /*
 * Reloc tree doesn't contribute to qgroup numbers, and we have already
 * accounted them at merge time (replace_path), thus we could skip
 * expensive subtree trace here.
 */
 if (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID &&
     wc->refs[level - 1] > 1) {
  u64 generation = btrfs_node_ptr_generation(path->nodes[level],
          path->slots[level]);

  ret = btrfs_qgroup_trace_subtree(trans, next, generation, level - 1);
  if (ret) {
   btrfs_err_rl(root->fs_info,
"error %d accounting shared subtree, quota is out of sync, rescan required",
         ret);
  }
 }

 /*
 * We need to update the next key in our walk control so we can update
 * the drop_progress key accordingly.  We don't care if find_next_key
 * doesn't find a key because that means we're at the end and are going
 * to clean up now.
 */
 wc->drop_level = level;
 find_next_key(path, level, &wc->drop_progress);

 btrfs_init_tree_ref(&ref, level - 1, 0, false);
 return btrfs_free_extent(trans, &ref);
}

/*
 * helper to process tree block pointer.
 *
 * when wc->stage == DROP_REFERENCE, this function checks
 * reference count of the block pointed to. if the block
 * is shared and we need update back refs for the subtree
 * rooted at the block, this function changes wc->stage to
 * UPDATE_BACKREF. if the block is shared and there is no
 * need to update back, this function drops the reference
 * to the block.
 *
 * NOTE: return value 1 means we should stop walking down.
 */
static noinline int do_walk_down(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root,
     struct btrfs_path *path,
     struct walk_control *wc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 u64 bytenr;
 u64 generation;
 u64 owner_root = 0;
 struct extent_buffer *next;
 int level = wc->level;
 int ret = 0;

 generation = btrfs_node_ptr_generation(path->nodes[level],
            path->slots[level]);
 /*
 * if the lower level block was created before the snapshot
 * was created, we know there is no need to update back refs
 * for the subtree
 */
 if (wc->stage == UPDATE_BACKREF &&
     generation <= btrfs_root_origin_generation(root)) {
  wc->lookup_info = 1;
  return 1;
 }

 bytenr = btrfs_node_blockptr(path->nodes[level], path->slots[level]);

 next = btrfs_find_create_tree_block(fs_info, bytenr, btrfs_root_id(root),
         level - 1);
 if (IS_ERR(next))
  return PTR_ERR(next);

 btrfs_tree_lock(next);

 ret = btrfs_lookup_extent_info(trans, fs_info, bytenr, level - 1, 1,
           &wc->refs[level - 1],
           &wc->flags[level - 1],
           &owner_root);
 if (ret < 0)
  goto out_unlock;

 if (unlikely(wc->refs[level - 1] == 0)) {
  btrfs_err(fs_info, "bytenr %llu has 0 references, expect > 0",
     bytenr);
  ret = -EUCLEAN;
  goto out_unlock;
 }
 wc->lookup_info = 0;

 /* If we don't have to walk into this node skip it. */
 if (!visit_node_for_delete(root, wc, path->nodes[level],
       wc->flags[level - 1], path->slots[level]))
  goto skip;

 /*
 * We have to walk down into this node, and if we're currently at the
 * DROP_REFERNCE stage and this block is shared then we need to switch
 * to the UPDATE_BACKREF stage in order to convert to FULL_BACKREF.
 */
 if (wc->stage == DROP_REFERENCE && wc->refs[level - 1] > 1) {
  wc->stage = UPDATE_BACKREF;
  wc->shared_level = level - 1;
 }

 ret = check_next_block_uptodate(trans, root, path, wc, next);
 if (ret)
  return ret;

 level--;
 ASSERT(level == btrfs_header_level(next));
 if (level != btrfs_header_level(next)) {
  btrfs_err(root->fs_info, "mismatched level");
  ret = -EIO;
  goto out_unlock;
 }
 path->nodes[level] = next;
 path->slots[level] = 0;
 path->locks[level] = BTRFS_WRITE_LOCK;
 wc->level = level;
 if (wc->level == 1)
  wc->reada_slot = 0;
 return 0;
skip:
 ret = maybe_drop_reference(trans, root, path, wc, next, owner_root);
 if (ret)
  goto out_unlock;
 wc->refs[level - 1] = 0;
 wc->flags[level - 1] = 0;
 wc->lookup_info = 1;
 ret = 1;

out_unlock:
 btrfs_tree_unlock(next);
 free_extent_buffer(next);

 return ret;
}

/*
 * helper to process tree block while walking up the tree.
 *
 * when wc->stage == DROP_REFERENCE, this function drops
 * reference count on the block.
 *
 * when wc->stage == UPDATE_BACKREF, this function changes
 * wc->stage back to DROP_REFERENCE if we changed wc->stage
 * to UPDATE_BACKREF previously while processing the block.
 *
 * NOTE: return value 1 means we should stop walking up.
 */
static noinline int walk_up_proc(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root,
     struct btrfs_path *path,
     struct walk_control *wc)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 int ret = 0;
 int level = wc->level;
 struct extent_buffer *eb = path->nodes[level];
 u64 parent = 0;

 if (wc->stage == UPDATE_BACKREF) {
  ASSERT(wc->shared_level >= level);
  if (level < wc->shared_level)
   goto out;

  ret = find_next_key(path, level + 1, &wc->update_progress);
  if (ret > 0)
   wc->update_ref = 0;

  wc->stage = DROP_REFERENCE;
  wc->shared_level = -1;
  path->slots[level] = 0;

  /*
 * check reference count again if the block isn't locked.
 * we should start walking down the tree again if reference
 * count is one.
 */
  if (!path->locks[level]) {
   ASSERT(level > 0);
   btrfs_tree_lock(eb);
   path->locks[level] = BTRFS_WRITE_LOCK;

   ret = btrfs_lookup_extent_info(trans, fs_info,
             eb->start, level, 1,
             &wc->refs[level],
             &wc->flags[level],
             NULL);
   if (ret < 0) {
    btrfs_tree_unlock_rw(eb, path->locks[level]);
    path->locks[level] = 0;
    return ret;
   }
   if (unlikely(wc->refs[level] == 0)) {
    btrfs_tree_unlock_rw(eb, path->locks[level]);
    btrfs_err(fs_info, "bytenr %llu has 0 references, expect > 0",
       eb->start);
    return -EUCLEAN;
   }
   if (wc->refs[level] == 1) {
    btrfs_tree_unlock_rw(eb, path->locks[level]);
    path->locks[level] = 0;
    return 1;
   }
  }
 }

 /* wc->stage == DROP_REFERENCE */
 ASSERT(path->locks[level] || wc->refs[level] == 1);

 if (wc->refs[level] == 1) {
  if (level == 0) {
   if (wc->flags[level] & BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF) {
    ret = btrfs_dec_ref(trans, root, eb, 1);
    if (ret) {
     btrfs_abort_transaction(trans, ret);
     return ret;
    }
   } else {
    ret = btrfs_dec_ref(trans, root, eb, 0);
    if (ret) {
     btrfs_abort_transaction(trans, ret);
     return ret;
    }
   }
   if (btrfs_is_fstree(btrfs_root_id(root))) {
    ret = btrfs_qgroup_trace_leaf_items(trans, eb);
    if (ret) {
     btrfs_err_rl(fs_info,
 "error %d accounting leaf items, quota is out of sync, rescan required",
          ret);
    }
   }
  }
  /* Make block locked assertion in btrfs_clear_buffer_dirty happy. */
  if (!path->locks[level]) {
   btrfs_tree_lock(eb);
   path->locks[level] = BTRFS_WRITE_LOCK;
  }
  btrfs_clear_buffer_dirty(trans, eb);
 }

 if (eb == root->node) {
  if (wc->flags[level] & BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF)
   parent = eb->start;
  else if (btrfs_root_id(root) != btrfs_header_owner(eb))
   goto owner_mismatch;
 } else {
  if (wc->flags[level + 1] & BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF)
   parent = path->nodes[level + 1]->start;
  else if (btrfs_root_id(root) !=
    btrfs_header_owner(path->nodes[level + 1]))
   goto owner_mismatch;
 }

 ret = btrfs_free_tree_block(trans, btrfs_root_id(root), eb, parent,
        wc->refs[level] == 1);
 if (ret < 0)
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
out:
 wc->refs[level] = 0;
 wc->flags[level] = 0;
 return ret;

owner_mismatch:
 btrfs_err_rl(fs_info, "unexpected tree owner, have %llu expect %llu",
       btrfs_header_owner(eb), btrfs_root_id(root));
 return -EUCLEAN;
}

/*
 * walk_down_tree consists of two steps.
 *
 * walk_down_proc().  Look up the reference count and reference of our current
 * wc->level.  At this point path->nodes[wc->level] should be populated and
 * uptodate, and in most cases should already be locked.  If we are in
 * DROP_REFERENCE and our refcount is > 1 then we've entered a shared node and
 * we can walk back up the tree.  If we are UPDATE_BACKREF we have to set
 * FULL_BACKREF on this node if it's not already set, and then do the
 * FULL_BACKREF conversion dance, which is to drop the root reference and add
 * the shared reference to all of this nodes children.
 *
 * do_walk_down().  This is where we actually start iterating on the children of
 * our current path->nodes[wc->level].  For DROP_REFERENCE that means dropping
 * our reference to the children that return false from visit_node_for_delete(),
 * which has various conditions where we know we can just drop our reference
 * without visiting the node.  For UPDATE_BACKREF we will skip any children that
 * visit_node_for_delete() returns false for, only walking down when necessary.
 * The bulk of the work for UPDATE_BACKREF occurs in the walk_up_tree() part of
 * snapshot deletion.
 */
static noinline int walk_down_tree(struct btrfs_trans_handle *trans,
       struct btrfs_root *root,
       struct btrfs_path *path,
       struct walk_control *wc)
{
 int level = wc->level;
 int ret = 0;

 wc->lookup_info = 1;
 while (level >= 0) {
  ret = walk_down_proc(trans, root, path, wc);
  if (ret)
   break;

  if (level == 0)
   break;

  if (path->slots[level] >=
      btrfs_header_nritems(path->nodes[level]))
   break;

  ret = do_walk_down(trans, root, path, wc);
  if (ret > 0) {
   path->slots[level]++;
   continue;
  } else if (ret < 0)
   break;
  level = wc->level;
 }
 return (ret == 1) ? 0 : ret;
}

/*
 * walk_up_tree() is responsible for making sure we visit every slot on our
 * current node, and if we're at the end of that node then we call
 * walk_up_proc() on our current node which will do one of a few things based on
 * our stage.
 *
 * UPDATE_BACKREF.  If we wc->level is currently less than our wc->shared_level
 * then we need to walk back up the tree, and then going back down into the
 * other slots via walk_down_tree to update any other children from our original
 * wc->shared_level.  Once we're at or above our wc->shared_level we can switch
 * back to DROP_REFERENCE, lookup the current nodes refs and flags, and carry on.
 *
 * DROP_REFERENCE. If our refs == 1 then we're going to free this tree block.
 * If we're level 0 then we need to btrfs_dec_ref() on all of the data extents
 * in our current leaf.  After that we call btrfs_free_tree_block() on the
 * current node and walk up to the next node to walk down the next slot.
 */
static noinline int walk_up_tree(struct btrfs_trans_handle *trans,
     struct btrfs_root *root,
     struct btrfs_path *path,
     struct walk_control *wc, int max_level)
{
 int level = wc->level;
 int ret;

 path->slots[level] = btrfs_header_nritems(path->nodes[level]);
 while (level < max_level && path->nodes[level]) {
  wc->level = level;
  if (path->slots[level] + 1 <
      btrfs_header_nritems(path->nodes[level])) {
   path->slots[level]++;
   return 0;
  } else {
   ret = walk_up_proc(trans, root, path, wc);
   if (ret > 0)
    return 0;
   if (ret < 0)
    return ret;

   if (path->locks[level]) {
    btrfs_tree_unlock_rw(path->nodes[level],
           path->locks[level]);
    path->locks[level] = 0;
   }
   free_extent_buffer(path->nodes[level]);
   path->nodes[level] = NULL;
   level++;
  }
 }
 return 1;
}

/*
 * drop a subvolume tree.
 *
 * this function traverses the tree freeing any blocks that only
 * referenced by the tree.
 *
 * when a shared tree block is found. this function decreases its
 * reference count by one. if update_ref is true, this function
 * also make sure backrefs for the shared block and all lower level
 * blocks are properly updated.
 *
 * If called with for_reloc == 0, may exit early with -EAGAIN
 */
int btrfs_drop_snapshot(struct btrfs_root *root, int update_ref, int for_reloc)
{
 const bool is_reloc_root = (btrfs_root_id(root) == BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_root *tree_root = fs_info->tree_root;
 struct btrfs_root_item *root_item = &root->root_item;
 struct walk_control *wc;
 struct btrfs_key key;
 const u64 rootid = btrfs_root_id(root);
 int ret = 0;
 int level;
 bool root_dropped = false;
 bool unfinished_drop = false;

 btrfs_debug(fs_info, "Drop subvolume %llu", btrfs_root_id(root));

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

 wc = kzalloc(sizeof(*wc), GFP_NOFS);
 if (!wc) {
  btrfs_free_path(path);
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 /*
 * Use join to avoid potential EINTR from transaction start. See
 * wait_reserve_ticket and the whole reservation callchain.
 */
 if (for_reloc)
  trans = btrfs_join_transaction(tree_root);
 else
  trans = btrfs_start_transaction(tree_root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto out_free;
 }

 ret = btrfs_run_delayed_items(trans);
 if (ret)
  goto out_end_trans;

 /*
 * This will help us catch people modifying the fs tree while we're
 * dropping it.  It is unsafe to mess with the fs tree while it's being
 * dropped as we unlock the root node and parent nodes as we walk down
 * the tree, assuming nothing will change.  If something does change
 * then we'll have stale information and drop references to blocks we've
 * already dropped.
 */
 set_bit(BTRFS_ROOT_DELETING, &root->state);
 unfinished_drop = test_bit(BTRFS_ROOT_UNFINISHED_DROP, &root->state);

 if (btrfs_disk_key_objectid(&root_item->drop_progress) == 0) {
  level = btrfs_header_level(root->node);
  path->nodes[level] = btrfs_lock_root_node(root);
  path->slots[level] = 0;
  path->locks[level] = BTRFS_WRITE_LOCK;
  memset(&wc->update_progress, 0,
         sizeof(wc->update_progress));
 } else {
  btrfs_disk_key_to_cpu(&key, &root_item->drop_progress);
  memcpy(&wc->update_progress, &key,
         sizeof(wc->update_progress));

  level = btrfs_root_drop_level(root_item);
  BUG_ON(level == 0);
  path->lowest_level = level;
  ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
  path->lowest_level = 0;
  if (ret < 0)
   goto out_end_trans;

  WARN_ON(ret > 0);
  ret = 0;

  /*
 * unlock our path, this is safe because only this
 * function is allowed to delete this snapshot
 */
  btrfs_unlock_up_safe(path, 0);

  level = btrfs_header_level(root->node);
  while (1) {
   btrfs_tree_lock(path->nodes[level]);
   path->locks[level] = BTRFS_WRITE_LOCK;

   /*
 * btrfs_lookup_extent_info() returns 0 for success,
 * or < 0 for error.
 */
   ret = btrfs_lookup_extent_info(trans, fs_info,
      path->nodes[level]->start,
      level, 1, &wc->refs[level],
      &wc->flags[level], NULL);
   if (ret < 0)
    goto out_end_trans;

   BUG_ON(wc->refs[level] == 0);

   if (level == btrfs_root_drop_level(root_item))
    break;

   btrfs_tree_unlock(path->nodes[level]);
   path->locks[level] = 0;
   WARN_ON(wc->refs[level] != 1);
   level--;
  }
 }

 wc->restarted = test_bit(BTRFS_ROOT_DEAD_TREE, &root->state);
 wc->level = level;
 wc->shared_level = -1;
 wc->stage = DROP_REFERENCE;
 wc->update_ref = update_ref;
 wc->keep_locks = 0;
 wc->reada_count = BTRFS_NODEPTRS_PER_BLOCK(fs_info);

 while (1) {

  ret = walk_down_tree(trans, root, path, wc);
  if (ret < 0) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  ret = walk_up_tree(trans, root, path, wc, BTRFS_MAX_LEVEL);
  if (ret < 0) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  if (ret > 0) {
   BUG_ON(wc->stage != DROP_REFERENCE);
   ret = 0;
   break;
  }

  if (wc->stage == DROP_REFERENCE) {
   wc->drop_level = wc->level;
   btrfs_node_key_to_cpu(path->nodes[wc->drop_level],
           &wc->drop_progress,
           path->slots[wc->drop_level]);
  }
  btrfs_cpu_key_to_disk(&root_item->drop_progress,
          &wc->drop_progress);
  btrfs_set_root_drop_level(root_item, wc->drop_level);

  BUG_ON(wc->level == 0);
  if (btrfs_should_end_transaction(trans) ||
      (!for_reloc && btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info))) {
   ret = btrfs_update_root(trans, tree_root,
      &root->root_key,
      root_item);
   if (ret) {
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    goto out_end_trans;
   }

   if (!is_reloc_root)
    btrfs_set_last_root_drop_gen(fs_info, trans->transid);

   btrfs_end_transaction_throttle(trans);
   if (!for_reloc && btrfs_need_cleaner_sleep(fs_info)) {
    btrfs_debug(fs_info,
         "drop snapshot early exit");
    ret = -EAGAIN;
    goto out_free;
   }

         /*
* Use join to avoid potential EINTR from transaction
* start. See wait_reserve_ticket and the whole
* reservation callchain.
*/
   if (for_reloc)
    trans = btrfs_join_transaction(tree_root);
   else
    trans = btrfs_start_transaction(tree_root, 0);
   if (IS_ERR(trans)) {
    ret = PTR_ERR(trans);
    goto out_free;
   }
  }
 }
 btrfs_release_path(path);
 if (ret)
  goto out_end_trans;

 ret = btrfs_del_root(trans, &root->root_key);
 if (ret) {
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out_end_trans;
 }

 if (!is_reloc_root) {
  ret = btrfs_find_root(tree_root, &root->root_key, path,
          NULL, NULL);
  if (ret < 0) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out_end_trans;
  } else if (ret > 0) {
   ret = 0;
   /*
 * If we fail to delete the orphan item this time
 * around, it'll get picked up the next time.
 *
 * The most common failure here is just -ENOENT.
 */
   btrfs_del_orphan_item(trans, tree_root, btrfs_root_id(root));
  }
 }

 /*
 * This subvolume is going to be completely dropped, and won't be
 * recorded as dirty roots, thus pertrans meta rsv will not be freed at
 * commit transaction time.  So free it here manually.
 */
 btrfs_qgroup_convert_reserved_meta(root, INT_MAX);
 btrfs_qgroup_free_meta_all_pertrans(root);

 if (test_bit(BTRFS_ROOT_IN_RADIX, &root->state))
  btrfs_add_dropped_root(trans, root);
 else
  btrfs_put_root(root);
 root_dropped = true;
out_end_trans:
 if (!is_reloc_root)
  btrfs_set_last_root_drop_gen(fs_info, trans->transid);

 btrfs_end_transaction_throttle(trans);
out_free:
 kfree(wc);
 btrfs_free_path(path);
out:
 if (!ret && root_dropped) {
  ret = btrfs_qgroup_cleanup_dropped_subvolume(fs_info, rootid);
  if (ret < 0)
   btrfs_warn_rl(fs_info,
          "failed to cleanup qgroup 0/%llu: %d",
          rootid, ret);
  ret = 0;
 }
 /*
 * We were an unfinished drop root, check to see if there are any
 * pending, and if not clear and wake up any waiters.
 */
 if (!ret && unfinished_drop)
  btrfs_maybe_wake_unfinished_drop(fs_info);

 /*
 * So if we need to stop dropping the snapshot for whatever reason we
 * need to make sure to add it back to the dead root list so that we
 * keep trying to do the work later.  This also cleans up roots if we
 * don't have it in the radix (like when we recover after a power fail
 * or unmount) so we don't leak memory.
 */
 if (!for_reloc && !root_dropped)
  btrfs_add_dead_root(root);
 return ret;
}

/*
 * drop subtree rooted at tree block 'node'.
 *
 * NOTE: this function will unlock and release tree block 'node'
 * only used by relocation code
 */
int btrfs_drop_subtree(struct btrfs_trans_handle *trans,
   struct btrfs_root *root,
   struct extent_buffer *node,
   struct extent_buffer *parent)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);
 struct walk_control *wc;
 int level;
 int parent_level;
 int ret = 0;

 BUG_ON(btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_RELOC_OBJECTID);

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

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

 btrfs_assert_tree_write_locked(parent);
 parent_level = btrfs_header_level(parent);
 refcount_inc(&parent->refs);
 path->nodes[parent_level] = parent;
 path->slots[parent_level] = btrfs_header_nritems(parent);

 btrfs_assert_tree_write_locked(node);
 level = btrfs_header_level(node);
 path->nodes[level] = node;
 path->slots[level] = 0;
 path->locks[level] = BTRFS_WRITE_LOCK;

 wc->refs[parent_level] = 1;
 wc->flags[parent_level] = BTRFS_BLOCK_FLAG_FULL_BACKREF;
 wc->level = level;
 wc->shared_level = -1;
 wc->stage = DROP_REFERENCE;
 wc->update_ref = 0;
 wc->keep_locks = 1;
 wc->reada_count = BTRFS_NODEPTRS_PER_BLOCK(fs_info);

 while (1) {
  ret = walk_down_tree(trans, root, path, wc);
  if (ret < 0)
   break;

  ret = walk_up_tree(trans, root, path, wc, parent_level);
  if (ret) {
   if (ret > 0)
    ret = 0;
   break;
  }
 }

 kfree(wc);
 return ret;
}

/*
 * Unpin the extent range in an error context and don't add the space back.
 * Errors are not propagated further.
 */
void btrfs_error_unpin_extent_range(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start, u64 end)
{
 unpin_extent_range(fs_info, start, end, false);
}

/*
 * It used to be that old block groups would be left around forever.
 * Iterating over them would be enough to trim unused space.  Since we
 * now automatically remove them, we also need to iterate over unallocated
 * space.
 *
 * We don't want a transaction for this since the discard may take a
 * substantial amount of time.  We don't require that a transaction be
 * running, but we do need to take a running transaction into account
 * to ensure that we're not discarding chunks that were released or
 * allocated in the current transaction.
 *
 * Holding the chunks lock will prevent other threads from allocating
 * or releasing chunks, but it won't prevent a running transaction
 * from committing and releasing the memory that the pending chunks
 * list head uses.  For that, we need to take a reference to the
 * transaction and hold the commit root sem.  We only need to hold
 * it while performing the free space search since we have already
 * held back allocations.
 */
static int btrfs_trim_free_extents(struct btrfs_device *device, u64 *trimmed)
{
 u64 start = BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED, len = 0, end = 0;
 int ret;

 *trimmed = 0;

 /* Discard not supported = nothing to do. */
 if (!bdev_max_discard_sectors(device->bdev))
  return 0;

 /* Not writable = nothing to do. */
 if (!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &device->dev_state))
  return 0;

 /* No free space = nothing to do. */
 if (device->total_bytes <= device->bytes_used)
  return 0;

 ret = 0;

 while (1) {
  struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
  u64 bytes;

  ret = mutex_lock_interruptible(&fs_info->chunk_mutex);
  if (ret)
   break;

  btrfs_find_first_clear_extent_bit(&device->alloc_state, start,
        &start, &end,
        CHUNK_TRIMMED | CHUNK_ALLOCATED);

  /* Check if there are any CHUNK_* bits left */
  if (start > device->total_bytes) {
   DEBUG_WARN();
   btrfs_warn(fs_info,
"ignoring attempt to trim beyond device size: offset %llu length %llu device %s device size %llu",
       start, end - start + 1,
       btrfs_dev_name(device),
       device->total_bytes);
   mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
   ret = 0;
   break;
  }

  /* Ensure we skip the reserved space on each device. */
  start = max_t(u64, start, BTRFS_DEVICE_RANGE_RESERVED);

  /*
 * If find_first_clear_extent_bit find a range that spans the
 * end of the device it will set end to -1, in this case it's up
 * to the caller to trim the value to the size of the device.
 */
  end = min(end, device->total_bytes - 1);

  len = end - start + 1;

  /* We didn't find any extents */
  if (!len) {
   mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
   ret = 0;
   break;
  }

  ret = btrfs_issue_discard(device->bdev, start, len,
       &bytes);
  if (!ret)
   btrfs_set_extent_bit(&device->alloc_state, start,
          start + bytes - 1, CHUNK_TRIMMED, NULL);
  mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);

  if (ret)
   break;

  start += len;
  *trimmed += bytes;

  if (btrfs_trim_interrupted()) {
   ret = -ERESTARTSYS;
   break;
  }

  cond_resched();
 }

 return ret;
}

/*
 * Trim the whole filesystem by:
 * 1) trimming the free space in each block group
 * 2) trimming the unallocated space on each device
 *
 * This will also continue trimming even if a block group or device encounters
 * an error.  The return value will be the last error, or 0 if nothing bad
 * happens.
 */
int btrfs_trim_fs(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct fstrim_range *range)
{
 struct btrfs_fs_devices *fs_devices = fs_info->fs_devices;
 struct btrfs_block_group *cache = NULL;
 struct btrfs_device *device;
 u64 group_trimmed;
 u64 range_end = U64_MAX;
 u64 start;
 u64 end;
 u64 trimmed = 0;
 u64 bg_failed = 0;
 u64 dev_failed = 0;
 int bg_ret = 0;
 int dev_ret = 0;
 int ret = 0;

 if (range->start == U64_MAX)
  return -EINVAL;

 /*
 * Check range overflow if range->len is set.
 * The default range->len is U64_MAX.
 */
 if (range->len != U64_MAX &&
     check_add_overflow(range->start, range->len, &range_end))
  return -EINVAL;

 cache = btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, range->start);
 for (; cache; cache = btrfs_next_block_group(cache)) {
  if (cache->start >= range_end) {
   btrfs_put_block_group(cache);
   break;
  }

  start = max(range->start, cache->start);
  end = min(range_end, cache->start + cache->length);

  if (end - start >= range->minlen) {
   if (!btrfs_block_group_done(cache)) {
    ret = btrfs_cache_block_group(cache, true);
    if (ret) {
     bg_failed++;
     bg_ret = ret;
     continue;
    }
   }
   ret = btrfs_trim_block_group(cache,
           &group_trimmed,
           start,
           end,
           range->minlen);

   trimmed += group_trimmed;
   if (ret) {
    bg_failed++;
    bg_ret = ret;
    continue;
   }
  }
 }

 if (bg_failed)
  btrfs_warn(fs_info,
   "failed to trim %llu block group(s), last error %d",
   bg_failed, bg_ret);

 mutex_lock(&fs_devices->device_list_mutex);
 list_for_each_entry(device, &fs_devices->devices, dev_list) {
  if (test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &device->dev_state))
   continue;

  ret = btrfs_trim_free_extents(device, &group_trimmed);

  trimmed += group_trimmed;
  if (ret) {
   dev_failed++;
   dev_ret = ret;
   break;
  }
 }
 mutex_unlock(&fs_devices->device_list_mutex);

 if (dev_failed)
  btrfs_warn(fs_info,
   "failed to trim %llu device(s), last error %d",
   dev_failed, dev_ret);
 range->len = trimmed;
 if (bg_ret)
  return bg_ret;
 return dev_ret;
}