Quelle  file.c

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

#include <linux/fs.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/time.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/backing-dev.h>
#include <linux/falloc.h>
#include <linux/writeback.h>
#include <linux/compat.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/btrfs.h>
#include <linux/uio.h>
#include <linux/iversion.h>
#include <linux/fsverity.h>
#include "ctree.h"
#include "direct-io.h"
#include "disk-io.h"
#include "transaction.h"
#include "btrfs_inode.h"
#include "tree-log.h"
#include "locking.h"
#include "qgroup.h"
#include "compression.h"
#include "delalloc-space.h"
#include "reflink.h"
#include "subpage.h"
#include "fs.h"
#include "accessors.h"
#include "extent-tree.h"
#include "file-item.h"
#include "ioctl.h"
#include "file.h"
#include "super.h"
#include "print-tree.h"

/*
 * Unlock folio after btrfs_file_write() is done with it.
 */
static void btrfs_drop_folio(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct folio *folio,
        u64 pos, u64 copied)
{
 u64 block_start = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
 u64 block_len = round_up(pos + copied, fs_info->sectorsize) - block_start;

 ASSERT(block_len <= U32_MAX);
 /*
 * Folio checked is some magic around finding folios that have been
 * modified without going through btrfs_dirty_folio().  Clear it here.
 * There should be no need to mark the pages accessed as
 * prepare_one_folio() should have marked them accessed in
 * prepare_one_folio() via find_or_create_page()
 */
 btrfs_folio_clamp_clear_checked(fs_info, folio, block_start, block_len);
 folio_unlock(folio);
 folio_put(folio);
}

/*
 * After copy_folio_from_iter_atomic(), update the following things for delalloc:
 * - Mark newly dirtied folio as DELALLOC in the io tree.
 *   Used to advise which range is to be written back.
 * - Mark modified folio as Uptodate/Dirty and not needing COW fixup
 * - Update inode size for past EOF write
 */
int btrfs_dirty_folio(struct btrfs_inode *inode, struct folio *folio, loff_t pos,
        size_t write_bytes, struct extent_state **cached, bool noreserve)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 int ret = 0;
 u64 num_bytes;
 u64 start_pos;
 u64 end_of_last_block;
 u64 end_pos = pos + write_bytes;
 loff_t isize = i_size_read(&inode->vfs_inode);
 unsigned int extra_bits = 0;

 if (write_bytes == 0)
  return 0;

 if (noreserve)
  extra_bits |= EXTENT_NORESERVE;

 start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
 num_bytes = round_up(write_bytes + pos - start_pos,
        fs_info->sectorsize);
 ASSERT(num_bytes <= U32_MAX);
 ASSERT(folio_pos(folio) <= pos && folio_end(folio) >= pos + write_bytes);

 end_of_last_block = start_pos + num_bytes - 1;

 /*
 * The pages may have already been dirty, clear out old accounting so
 * we can set things up properly
 */
 btrfs_clear_extent_bit(&inode->io_tree, start_pos, end_of_last_block,
          EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING | EXTENT_DEFRAG,
          cached);

 ret = btrfs_set_extent_delalloc(inode, start_pos, end_of_last_block,
     extra_bits, cached);
 if (ret)
  return ret;

 btrfs_folio_clamp_set_uptodate(fs_info, folio, start_pos, num_bytes);
 btrfs_folio_clamp_clear_checked(fs_info, folio, start_pos, num_bytes);
 btrfs_folio_clamp_set_dirty(fs_info, folio, start_pos, num_bytes);

 /*
 * we've only changed i_size in ram, and we haven't updated
 * the disk i_size.  There is no need to log the inode
 * at this time.
 */
 if (end_pos > isize)
  i_size_write(&inode->vfs_inode, end_pos);
 return 0;
}

/*
 * this is very complex, but the basic idea is to drop all extents
 * in the range start - end.  hint_block is filled in with a block number
 * that would be a good hint to the block allocator for this file.
 *
 * If an extent intersects the range but is not entirely inside the range
 * it is either truncated or split.  Anything entirely inside the range
 * is deleted from the tree.
 *
 * Note: the VFS' inode number of bytes is not updated, it's up to the caller
 * to deal with that. We set the field 'bytes_found' of the arguments structure
 * with the number of allocated bytes found in the target range, so that the
 * caller can update the inode's number of bytes in an atomic way when
 * replacing extents in a range to avoid races with stat(2).
 */
int btrfs_drop_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_root *root, struct btrfs_inode *inode,
         struct btrfs_drop_extents_args *args)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key new_key;
 u64 ino = btrfs_ino(inode);
 u64 search_start = args->start;
 u64 disk_bytenr = 0;
 u64 num_bytes = 0;
 u64 extent_offset = 0;
 u64 extent_end = 0;
 u64 last_end = args->start;
 int del_nr = 0;
 int del_slot = 0;
 int extent_type;
 int recow;
 int ret;
 int modify_tree = -1;
 int update_refs;
 int found = 0;
 struct btrfs_path *path = args->path;

 args->bytes_found = 0;
 args->extent_inserted = false;

 /* Must always have a path if ->replace_extent is true */
 ASSERT(!(args->replace_extent && !args->path));

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

 if (args->drop_cache)
  btrfs_drop_extent_map_range(inode, args->start, args->end - 1, false);

 if (data_race(args->start >= inode->disk_i_size) && !args->replace_extent)
  modify_tree = 0;

 update_refs = (btrfs_root_id(root) != BTRFS_TREE_LOG_OBJECTID);
 while (1) {
  recow = 0;
  ret = btrfs_lookup_file_extent(trans, root, path, ino,
            search_start, modify_tree);
  if (ret < 0)
   break;
  if (ret > 0 && path->slots[0] > 0 && search_start == args->start) {
   leaf = path->nodes[0];
   btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0] - 1);
   if (key.objectid == ino &&
       key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
    path->slots[0]--;
  }
  ret = 0;
next_slot:
  leaf = path->nodes[0];
  if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
   if (WARN_ON(del_nr > 0)) {
    btrfs_print_leaf(leaf);
    ret = -EINVAL;
    break;
   }
   ret = btrfs_next_leaf(root, path);
   if (ret < 0)
    break;
   if (ret > 0) {
    ret = 0;
    break;
   }
   leaf = path->nodes[0];
   recow = 1;
  }

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

  if (key.objectid > ino)
   break;
  if (WARN_ON_ONCE(key.objectid < ino) ||
      key.type < BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
   ASSERT(del_nr == 0);
   path->slots[0]++;
   goto next_slot;
  }
  if (key.type > BTRFS_EXTENT_DATA_KEY || key.offset >= args->end)
   break;

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

  if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
      extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
   disk_bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
   num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
   extent_offset = btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
   extent_end = key.offset +
    btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
  } else if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
   extent_end = key.offset +
    btrfs_file_extent_ram_bytes(leaf, fi);
  } else {
   /* can't happen */
   BUG();
  }

  /*
 * Don't skip extent items representing 0 byte lengths. They
 * used to be created (bug) if while punching holes we hit
 * -ENOSPC condition. So if we find one here, just ensure we
 * delete it, otherwise we would insert a new file extent item
 * with the same key (offset) as that 0 bytes length file
 * extent item in the call to setup_items_for_insert() later
 * in this function.
 */
  if (extent_end == key.offset && extent_end >= search_start) {
   last_end = extent_end;
   goto delete_extent_item;
  }

  if (extent_end <= search_start) {
   path->slots[0]++;
   goto next_slot;
  }

  found = 1;
  search_start = max(key.offset, args->start);
  if (recow || !modify_tree) {
   modify_tree = -1;
   btrfs_release_path(path);
   continue;
  }

  /*
 *     | - range to drop - |
 *  | -------- extent -------- |
 */
  if (args->start > key.offset && args->end < extent_end) {
   if (WARN_ON(del_nr > 0)) {
    btrfs_print_leaf(leaf);
    ret = -EINVAL;
    break;
   }
   if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
    ret = -EOPNOTSUPP;
    break;
   }

   memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
   new_key.offset = args->start;
   ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path,
         &new_key);
   if (ret == -EAGAIN) {
    btrfs_release_path(path);
    continue;
   }
   if (ret < 0)
    break;

   leaf = path->nodes[0];
   fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
         struct btrfs_file_extent_item);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       args->start - key.offset);

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

   extent_offset += args->start - key.offset;
   btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       extent_end - args->start);

   if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
    struct btrfs_ref ref = {
     .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
     .bytenr = disk_bytenr,
     .num_bytes = num_bytes,
     .parent = 0,
     .owning_root = btrfs_root_id(root),
     .ref_root = btrfs_root_id(root),
    };
    btrfs_init_data_ref(&ref, new_key.objectid,
          args->start - extent_offset,
          0, false);
    ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
    if (ret) {
     btrfs_abort_transaction(trans, ret);
     break;
    }
   }
   key.offset = args->start;
  }
  /*
 * From here on out we will have actually dropped something, so
 * last_end can be updated.
 */
  last_end = extent_end;

  /*
 *  | ---- range to drop ----- |
 *      | -------- extent -------- |
 */
  if (args->start <= key.offset && args->end < extent_end) {
   if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
    ret = -EOPNOTSUPP;
    break;
   }

   memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));
   new_key.offset = args->end;
   btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &new_key);

   extent_offset += args->end - key.offset;
   btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, extent_offset);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       extent_end - args->end);
   if (update_refs && disk_bytenr > 0)
    args->bytes_found += args->end - key.offset;
   break;
  }

  search_start = extent_end;
  /*
 *       | ---- range to drop ----- |
 *  | -------- extent -------- |
 */
  if (args->start > key.offset && args->end >= extent_end) {
   if (WARN_ON(del_nr > 0)) {
    btrfs_print_leaf(leaf);
    ret = -EINVAL;
    break;
   }
   if (extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
    ret = -EOPNOTSUPP;
    break;
   }

   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       args->start - key.offset);
   if (update_refs && disk_bytenr > 0)
    args->bytes_found += extent_end - args->start;
   if (args->end == extent_end)
    break;

   path->slots[0]++;
   goto next_slot;
  }

  /*
 *  | ---- range to drop ----- |
 *    | ------ extent ------ |
 */
  if (args->start <= key.offset && args->end >= extent_end) {
delete_extent_item:
   if (del_nr == 0) {
    del_slot = path->slots[0];
    del_nr = 1;
   } else {
    if (WARN_ON(del_slot + del_nr != path->slots[0])) {
     btrfs_print_leaf(leaf);
     ret = -EINVAL;
     break;
    }
    del_nr++;
   }

   if (update_refs &&
       extent_type == BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE) {
    args->bytes_found += extent_end - key.offset;
    extent_end = ALIGN(extent_end,
         fs_info->sectorsize);
   } else if (update_refs && disk_bytenr > 0) {
    struct btrfs_ref ref = {
     .action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF,
     .bytenr = disk_bytenr,
     .num_bytes = num_bytes,
     .parent = 0,
     .owning_root = btrfs_root_id(root),
     .ref_root = btrfs_root_id(root),
    };
    btrfs_init_data_ref(&ref, key.objectid,
          key.offset - extent_offset,
          0, false);
    ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
    if (ret) {
     btrfs_abort_transaction(trans, ret);
     break;
    }
    args->bytes_found += extent_end - key.offset;
   }

   if (args->end == extent_end)
    break;

   if (path->slots[0] + 1 < btrfs_header_nritems(leaf)) {
    path->slots[0]++;
    goto next_slot;
   }

   ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot,
           del_nr);
   if (ret) {
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    break;
   }

   del_nr = 0;
   del_slot = 0;

   btrfs_release_path(path);
   continue;
  }

  BUG();
 }

 if (!ret && del_nr > 0) {
  /*
 * Set path->slots[0] to first slot, so that after the delete
 * if items are move off from our leaf to its immediate left or
 * right neighbor leafs, we end up with a correct and adjusted
 * path->slots[0] for our insertion (if args->replace_extent).
 */
  path->slots[0] = del_slot;
  ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
  if (ret)
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
 }

 leaf = path->nodes[0];
 /*
 * If btrfs_del_items() was called, it might have deleted a leaf, in
 * which case it unlocked our path, so check path->locks[0] matches a
 * write lock.
 */
 if (!ret && args->replace_extent &&
     path->locks[0] == BTRFS_WRITE_LOCK &&
     btrfs_leaf_free_space(leaf) >=
     sizeof(struct btrfs_item) + args->extent_item_size) {

  key.objectid = ino;
  key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
  key.offset = args->start;
  if (!del_nr && path->slots[0] < btrfs_header_nritems(leaf)) {
   struct btrfs_key slot_key;

   btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &slot_key, path->slots[0]);
   if (btrfs_comp_cpu_keys(&key, &slot_key) > 0)
    path->slots[0]++;
  }
  btrfs_setup_item_for_insert(trans, root, path, &key,
         args->extent_item_size);
  args->extent_inserted = true;
 }

 if (!args->path)
  btrfs_free_path(path);
 else if (!args->extent_inserted)
  btrfs_release_path(path);
out:
 args->drop_end = found ? min(args->end, last_end) : args->end;

 return ret;
}

static bool extent_mergeable(struct extent_buffer *leaf, int slot, u64 objectid,
        u64 bytenr, u64 orig_offset, u64 *start, u64 *end)
{
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct btrfs_key key;
 u64 extent_end;

 if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
  return false;

 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
 if (key.objectid != objectid || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
  return false;

 fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
 if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG ||
     btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi) != bytenr ||
     btrfs_file_extent_offset(leaf, fi) != key.offset - orig_offset ||
     btrfs_file_extent_compression(leaf, fi) ||
     btrfs_file_extent_encryption(leaf, fi) ||
     btrfs_file_extent_other_encoding(leaf, fi))
  return false;

 extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
 if ((*start && *start != key.offset) || (*end && *end != extent_end))
  return false;

 *start = key.offset;
 *end = extent_end;
 return true;
}

/*
 * Mark extent in the range start - end as written.
 *
 * This changes extent type from 'pre-allocated' to 'regular'. If only
 * part of extent is marked as written, the extent will be split into
 * two or three.
 */
int btrfs_mark_extent_written(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end)
{
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct extent_buffer *leaf;
 BTRFS_PATH_AUTO_FREE(path);
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct btrfs_ref ref = { 0 };
 struct btrfs_key key;
 struct btrfs_key new_key;
 u64 bytenr;
 u64 num_bytes;
 u64 extent_end;
 u64 orig_offset;
 u64 other_start;
 u64 other_end;
 u64 split;
 int del_nr = 0;
 int del_slot = 0;
 int recow;
 int ret = 0;
 u64 ino = btrfs_ino(inode);

 path = btrfs_alloc_path();
 if (!path)
  return -ENOMEM;
again:
 recow = 0;
 split = start;
 key.objectid = ino;
 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 key.offset = split;

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
 if (ret < 0)
  goto out;
 if (ret > 0 && path->slots[0] > 0)
  path->slots[0]--;

 leaf = path->nodes[0];
 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
 if (key.objectid != ino ||
     key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY) {
  ret = -EINVAL;
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }
 fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
       struct btrfs_file_extent_item);
 if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC) {
  ret = -EINVAL;
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }
 extent_end = key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi);
 if (key.offset > start || extent_end < end) {
  ret = -EINVAL;
  btrfs_abort_transaction(trans, ret);
  goto out;
 }

 bytenr = btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi);
 num_bytes = btrfs_file_extent_disk_num_bytes(leaf, fi);
 orig_offset = key.offset - btrfs_file_extent_offset(leaf, fi);
 memcpy(&new_key, &key, sizeof(new_key));

 if (start == key.offset && end < extent_end) {
  other_start = 0;
  other_end = start;
  if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
         ino, bytenr, orig_offset,
         &other_start, &other_end)) {
   new_key.offset = end;
   btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &new_key);
   fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_file_extent_item);
   btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
        trans->transid);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       extent_end - end);
   btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
           end - orig_offset);
   fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
         struct btrfs_file_extent_item);
   btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
        trans->transid);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       end - other_start);
   goto out;
  }
 }

 if (start > key.offset && end == extent_end) {
  other_start = end;
  other_end = 0;
  if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
         ino, bytenr, orig_offset,
         &other_start, &other_end)) {
   fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_file_extent_item);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       start - key.offset);
   btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
        trans->transid);
   path->slots[0]++;
   new_key.offset = start;
   btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &new_key);

   fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
         struct btrfs_file_extent_item);
   btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi,
        trans->transid);
   btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
       other_end - start);
   btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi,
           start - orig_offset);
   goto out;
  }
 }

 while (start > key.offset || end < extent_end) {
  if (key.offset == start)
   split = end;

  new_key.offset = split;
  ret = btrfs_duplicate_item(trans, root, path, &new_key);
  if (ret == -EAGAIN) {
   btrfs_release_path(path);
   goto again;
  }
  if (ret < 0) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }

  leaf = path->nodes[0];
  fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0] - 1,
        struct btrfs_file_extent_item);
  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
  btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
      split - key.offset);

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

  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
  btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, split - orig_offset);
  btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
      extent_end - split);

  ref.action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF;
  ref.bytenr = bytenr;
  ref.num_bytes = num_bytes;
  ref.parent = 0;
  ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
  ref.ref_root = btrfs_root_id(root);
  btrfs_init_data_ref(&ref, ino, orig_offset, 0, false);
  ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }

  if (split == start) {
   key.offset = start;
  } else {
   if (start != key.offset) {
    ret = -EINVAL;
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    goto out;
   }
   path->slots[0]--;
   extent_end = end;
  }
  recow = 1;
 }

 other_start = end;
 other_end = 0;

 ref.action = BTRFS_DROP_DELAYED_REF;
 ref.bytenr = bytenr;
 ref.num_bytes = num_bytes;
 ref.parent = 0;
 ref.owning_root = btrfs_root_id(root);
 ref.ref_root = btrfs_root_id(root);
 btrfs_init_data_ref(&ref, ino, orig_offset, 0, false);
 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] + 1,
        ino, bytenr, orig_offset,
        &other_start, &other_end)) {
  if (recow) {
   btrfs_release_path(path);
   goto again;
  }
  extent_end = other_end;
  del_slot = path->slots[0] + 1;
  del_nr++;
  ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }
 }
 other_start = 0;
 other_end = start;
 if (extent_mergeable(leaf, path->slots[0] - 1,
        ino, bytenr, orig_offset,
        &other_start, &other_end)) {
  if (recow) {
   btrfs_release_path(path);
   goto again;
  }
  key.offset = other_start;
  del_slot = path->slots[0];
  del_nr++;
  ret = btrfs_free_extent(trans, &ref);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }
 }
 if (del_nr == 0) {
  fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
      struct btrfs_file_extent_item);
  btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
        BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
 } else {
  fi = btrfs_item_ptr(leaf, del_slot - 1,
      struct btrfs_file_extent_item);
  btrfs_set_file_extent_type(leaf, fi,
        BTRFS_FILE_EXTENT_REG);
  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
  btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi,
      extent_end - key.offset);

  ret = btrfs_del_items(trans, root, path, del_slot, del_nr);
  if (ret < 0) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out;
  }
 }
out:
 return ret;
}

/*
 * On error return an unlocked folio and the error value
 * On success return a locked folio and 0
 */
static int prepare_uptodate_folio(struct inode *inode, struct folio *folio, u64 pos,
      u64 len)
{
 u64 clamp_start = max_t(u64, pos, folio_pos(folio));
 u64 clamp_end = min_t(u64, pos + len, folio_end(folio));
 const u32 blocksize = inode_to_fs_info(inode)->sectorsize;
 int ret = 0;

 if (folio_test_uptodate(folio))
  return 0;

 if (IS_ALIGNED(clamp_start, blocksize) &&
     IS_ALIGNED(clamp_end, blocksize))
  return 0;

 ret = btrfs_read_folio(NULL, folio);
 if (ret)
  return ret;
 folio_lock(folio);
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  folio_unlock(folio);
  return -EIO;
 }

 /*
 * Since btrfs_read_folio() will unlock the folio before it returns,
 * there is a window where btrfs_release_folio() can be called to
 * release the page.  Here we check both inode mapping and page
 * private to make sure the page was not released.
 *
 * The private flag check is essential for subpage as we need to store
 * extra bitmap using folio private.
 */
 if (folio->mapping != inode->i_mapping || !folio_test_private(folio)) {
  folio_unlock(folio);
  return -EAGAIN;
 }
 return 0;
}

static gfp_t get_prepare_gfp_flags(struct inode *inode, bool nowait)
{
 gfp_t gfp;

 gfp = btrfs_alloc_write_mask(inode->i_mapping);
 if (nowait) {
  gfp &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
  gfp |= GFP_NOWAIT;
 }

 return gfp;
}

/*
 * Get folio into the page cache and lock it.
 */
static noinline int prepare_one_folio(struct inode *inode, struct folio **folio_ret,
          loff_t pos, size_t write_bytes,
          bool nowait)
{
 const pgoff_t index = pos >> PAGE_SHIFT;
 gfp_t mask = get_prepare_gfp_flags(inode, nowait);
 fgf_t fgp_flags = (nowait ? FGP_WRITEBEGIN | FGP_NOWAIT : FGP_WRITEBEGIN) |
     fgf_set_order(write_bytes);
 struct folio *folio;
 int ret = 0;

again:
 folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, index, fgp_flags, mask);
 if (IS_ERR(folio))
  return PTR_ERR(folio);

 ret = set_folio_extent_mapped(folio);
 if (ret < 0) {
  folio_unlock(folio);
  folio_put(folio);
  return ret;
 }
 ret = prepare_uptodate_folio(inode, folio, pos, write_bytes);
 if (ret) {
  /* The folio is already unlocked. */
  folio_put(folio);
  if (!nowait && ret == -EAGAIN) {
   ret = 0;
   goto again;
  }
  return ret;
 }
 *folio_ret = folio;
 return 0;
}

/*
 * Locks the extent and properly waits for data=ordered extents to finish
 * before allowing the folios to be modified if need.
 *
 * Return:
 * 1 - the extent is locked
 * 0 - the extent is not locked, and everything is OK
 * -EAGAIN - need to prepare the folios again
 */
static noinline int
lock_and_cleanup_extent_if_need(struct btrfs_inode *inode, struct folio *folio,
    loff_t pos, size_t write_bytes,
    u64 *lockstart, u64 *lockend, bool nowait,
    struct extent_state **cached_state)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 u64 start_pos;
 u64 last_pos;
 int ret = 0;

 start_pos = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
 last_pos = round_up(pos + write_bytes, fs_info->sectorsize) - 1;

 if (start_pos < inode->vfs_inode.i_size) {
  struct btrfs_ordered_extent *ordered;

  if (nowait) {
   if (!btrfs_try_lock_extent(&inode->io_tree, start_pos,
         last_pos, cached_state)) {
    folio_unlock(folio);
    folio_put(folio);
    return -EAGAIN;
   }
  } else {
   btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos,
       cached_state);
  }

  ordered = btrfs_lookup_ordered_range(inode, start_pos,
           last_pos - start_pos + 1);
  if (ordered &&
      ordered->file_offset + ordered->num_bytes > start_pos &&
      ordered->file_offset <= last_pos) {
   btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, start_pos, last_pos,
         cached_state);
   folio_unlock(folio);
   folio_put(folio);
   btrfs_start_ordered_extent(ordered);
   btrfs_put_ordered_extent(ordered);
   return -EAGAIN;
  }
  if (ordered)
   btrfs_put_ordered_extent(ordered);

  *lockstart = start_pos;
  *lockend = last_pos;
  ret = 1;
 }

 /*
 * We should be called after prepare_one_folio() which should have locked
 * all pages in the range.
 */
 WARN_ON(!folio_test_locked(folio));

 return ret;
}

/*
 * Check if we can do nocow write into the range [@pos, @pos + @write_bytes)
 *
 * @pos:         File offset.
 * @write_bytes: The length to write, will be updated to the nocow writeable
 *               range.
 * @nowait:      Indicate if we can block or not (non-blocking IO context).
 *
 * This function will flush ordered extents in the range to ensure proper
 * nocow checks.
 *
 * Return:
 * > 0          If we can nocow, and updates @write_bytes.
 *  0           If we can't do a nocow write.
 * -EAGAIN      If we can't do a nocow write because snapshoting of the inode's
 *              root is in progress or because we are in a non-blocking IO
 *              context and need to block (@nowait is true).
 * < 0          If an error happened.
 *
 * NOTE: Callers need to call btrfs_check_nocow_unlock() if we return > 0.
 */
int btrfs_check_nocow_lock(struct btrfs_inode *inode, loff_t pos,
      size_t *write_bytes, bool nowait)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 u64 lockstart, lockend;
 u64 cur_offset;
 int ret = 0;

 if (!(inode->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
  return 0;

 if (!btrfs_drew_try_write_lock(&root->snapshot_lock))
  return -EAGAIN;

 lockstart = round_down(pos, fs_info->sectorsize);
 lockend = round_up(pos + *write_bytes,
      fs_info->sectorsize) - 1;

 if (nowait) {
  if (!btrfs_try_lock_ordered_range(inode, lockstart, lockend,
        &cached_state)) {
   btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
   return -EAGAIN;
  }
 } else {
  btrfs_lock_and_flush_ordered_range(inode, lockstart, lockend,
         &cached_state);
 }

 cur_offset = lockstart;
 while (cur_offset < lockend) {
  u64 num_bytes = lockend - cur_offset + 1;

  ret = can_nocow_extent(inode, cur_offset, &num_bytes, NULL, nowait);
  if (ret <= 0) {
   /*
 * If cur_offset == lockstart it means we haven't found
 * any extent against which we can NOCOW, so unlock the
 * snapshot lock.
 */
   if (cur_offset == lockstart)
    btrfs_drew_write_unlock(&root->snapshot_lock);
   break;
  }
  cur_offset += num_bytes;
 }

 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);

 /*
 * cur_offset > lockstart means there's at least a partial range we can
 * NOCOW, and that range can cover one or more extents.
 */
 if (cur_offset > lockstart) {
  *write_bytes = min_t(size_t, *write_bytes, cur_offset - pos);
  return 1;
 }

 return ret;
}

void btrfs_check_nocow_unlock(struct btrfs_inode *inode)
{
 btrfs_drew_write_unlock(&inode->root->snapshot_lock);
}

int btrfs_write_check(struct kiocb *iocb, size_t count)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct inode *inode = file_inode(file);
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
 loff_t pos = iocb->ki_pos;
 int ret;
 loff_t oldsize;

 /*
 * Quickly bail out on NOWAIT writes if we don't have the nodatacow or
 * prealloc flags, as without those flags we always have to COW. We will
 * later check if we can really COW into the target range (using
 * can_nocow_extent() at btrfs_get_blocks_direct_write()).
 */
 if ((iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) &&
     !(BTRFS_I(inode)->flags & (BTRFS_INODE_NODATACOW | BTRFS_INODE_PREALLOC)))
  return -EAGAIN;

 ret = file_remove_privs(file);
 if (ret)
  return ret;

 /*
 * We reserve space for updating the inode when we reserve space for the
 * extent we are going to write, so we will enospc out there.  We don't
 * need to start yet another transaction to update the inode as we will
 * update the inode when we finish writing whatever data we write.
 */
 if (!IS_NOCMTIME(inode)) {
  inode_set_mtime_to_ts(inode, inode_set_ctime_current(inode));
  inode_inc_iversion(inode);
 }

 oldsize = i_size_read(inode);
 if (pos > oldsize) {
  /* Expand hole size to cover write data, preventing empty gap */
  loff_t end_pos = round_up(pos + count, fs_info->sectorsize);

  ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), oldsize, end_pos);
  if (ret)
   return ret;
 }

 return 0;
}

static void release_space(struct btrfs_inode *inode, struct extent_changeset *data_reserved,
     u64 start, u64 len, bool only_release_metadata)
{
 if (len == 0)
  return;

 if (only_release_metadata) {
  btrfs_check_nocow_unlock(inode);
  btrfs_delalloc_release_metadata(inode, len, true);
 } else {
  const struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;

  btrfs_delalloc_release_space(inode, data_reserved,
          round_down(start, fs_info->sectorsize),
          len, true);
 }
}

/*
 * Reserve data and metadata space for this buffered write range.
 *
 * Return >0 for the number of bytes reserved, which is always block aligned.
 * Return <0 for error.
 */
static ssize_t reserve_space(struct btrfs_inode *inode,
        struct extent_changeset **data_reserved,
        u64 start, size_t *len, bool nowait,
        bool *only_release_metadata)
{
 const struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 const unsigned int block_offset = (start & (fs_info->sectorsize - 1));
 size_t reserve_bytes;
 int ret;

 ret = btrfs_check_data_free_space(inode, data_reserved, start, *len, nowait);
 if (ret < 0) {
  int can_nocow;

  if (nowait && (ret == -ENOSPC || ret == -EAGAIN))
   return -EAGAIN;

  /*
 * If we don't have to COW at the offset, reserve metadata only.
 * write_bytes may get smaller than requested here.
 */
  can_nocow = btrfs_check_nocow_lock(inode, start, len, nowait);
  if (can_nocow < 0)
   ret = can_nocow;
  if (can_nocow > 0)
   ret = 0;
  if (ret)
   return ret;
  *only_release_metadata = true;
 }

 reserve_bytes = round_up(*len + block_offset, fs_info->sectorsize);
 WARN_ON(reserve_bytes == 0);
 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(inode, reserve_bytes,
           reserve_bytes, nowait);
 if (ret) {
  if (!*only_release_metadata)
   btrfs_free_reserved_data_space(inode, *data_reserved,
             start, *len);
  else
   btrfs_check_nocow_unlock(inode);

  if (nowait && ret == -ENOSPC)
   ret = -EAGAIN;
  return ret;
 }
 return reserve_bytes;
}

/* Shrink the reserved data and metadata space from @reserved_len to @new_len. */
static void shrink_reserved_space(struct btrfs_inode *inode,
      struct extent_changeset *data_reserved,
      u64 reserved_start, u64 reserved_len,
      u64 new_len, bool only_release_metadata)
{
 const u64 diff = reserved_len - new_len;

 ASSERT(new_len <= reserved_len);
 btrfs_delalloc_shrink_extents(inode, reserved_len, new_len);
 if (only_release_metadata)
  btrfs_delalloc_release_metadata(inode, diff, true);
 else
  btrfs_delalloc_release_space(inode, data_reserved,
          reserved_start + new_len, diff, true);
}

/* Calculate the maximum amount of bytes we can write into one folio. */
static size_t calc_write_bytes(const struct btrfs_inode *inode,
          const struct iov_iter *iter, u64 start)
{
 const size_t max_folio_size = mapping_max_folio_size(inode->vfs_inode.i_mapping);

 return min(max_folio_size - (start & (max_folio_size - 1)),
     iov_iter_count(iter));
}

/*
 * Do the heavy-lifting work to copy one range into one folio of the page cache.
 *
 * Return > 0 in case we copied all bytes or just some of them.
 * Return 0 if no bytes were copied, in which case the caller should retry.
 * Return <0 on error.
 */
static int copy_one_range(struct btrfs_inode *inode, struct iov_iter *iter,
     struct extent_changeset **data_reserved, u64 start,
     bool nowait)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 size_t write_bytes = calc_write_bytes(inode, iter, start);
 size_t copied;
 const u64 reserved_start = round_down(start, fs_info->sectorsize);
 u64 reserved_len;
 struct folio *folio = NULL;
 int extents_locked;
 u64 lockstart;
 u64 lockend;
 bool only_release_metadata = false;
 const unsigned int bdp_flags = (nowait ? BDP_ASYNC : 0);
 int ret;

 /*
 * Fault all pages before locking them in prepare_one_folio() to avoid
 * recursive lock.
 */
 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(iter, write_bytes)))
  return -EFAULT;
 extent_changeset_release(*data_reserved);
 ret = reserve_space(inode, data_reserved, start, &write_bytes, nowait,
       &only_release_metadata);
 if (ret < 0)
  return ret;
 reserved_len = ret;
 /* Write range must be inside the reserved range. */
 ASSERT(reserved_start <= start);
 ASSERT(start + write_bytes <= reserved_start + reserved_len);

again:
 ret = balance_dirty_pages_ratelimited_flags(inode->vfs_inode.i_mapping,
          bdp_flags);
 if (ret) {
  btrfs_delalloc_release_extents(inode, reserved_len);
  release_space(inode, *data_reserved, reserved_start, reserved_len,
         only_release_metadata);
  return ret;
 }

 ret = prepare_one_folio(&inode->vfs_inode, &folio, start, write_bytes, false);
 if (ret) {
  btrfs_delalloc_release_extents(inode, reserved_len);
  release_space(inode, *data_reserved, reserved_start, reserved_len,
         only_release_metadata);
  return ret;
 }

 /*
 * The reserved range goes beyond the current folio, shrink the reserved
 * space to the folio boundary.
 */
 if (reserved_start + reserved_len > folio_end(folio)) {
  const u64 last_block = folio_end(folio);

  shrink_reserved_space(inode, *data_reserved, reserved_start,
          reserved_len, last_block - reserved_start,
          only_release_metadata);
  write_bytes = last_block - start;
  reserved_len = last_block - reserved_start;
 }

 extents_locked = lock_and_cleanup_extent_if_need(inode, folio, start,
        write_bytes, &lockstart,
        &lockend, nowait,
        &cached_state);
 if (extents_locked < 0) {
  if (!nowait && extents_locked == -EAGAIN)
   goto again;

  btrfs_delalloc_release_extents(inode, reserved_len);
  release_space(inode, *data_reserved, reserved_start, reserved_len,
         only_release_metadata);
  ret = extents_locked;
  return ret;
 }

 copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset_in_folio(folio, start),
          write_bytes, iter);
 flush_dcache_folio(folio);

 if (unlikely(copied < write_bytes)) {
  u64 last_block;

  /*
 * The original write range doesn't need an uptodate folio as
 * the range is block aligned. But now a short copy happened.
 * We cannot handle it without an uptodate folio.
 *
 * So just revert the range and we will retry.
 */
  if (!folio_test_uptodate(folio)) {
   iov_iter_revert(iter, copied);
   copied = 0;
  }

  /* No copied bytes, unlock, release reserved space and exit. */
  if (copied == 0) {
   if (extents_locked)
    btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend,
          &cached_state);
   else
    btrfs_free_extent_state(cached_state);
   btrfs_delalloc_release_extents(inode, reserved_len);
   release_space(inode, *data_reserved, reserved_start, reserved_len,
          only_release_metadata);
   btrfs_drop_folio(fs_info, folio, start, copied);
   return 0;
  }

  /* Release the reserved space beyond the last block. */
  last_block = round_up(start + copied, fs_info->sectorsize);

  shrink_reserved_space(inode, *data_reserved, reserved_start,
          reserved_len, last_block - reserved_start,
          only_release_metadata);
  reserved_len = last_block - reserved_start;
 }

 ret = btrfs_dirty_folio(inode, folio, start, copied, &cached_state,
    only_release_metadata);
 /*
 * If we have not locked the extent range, because the range's start
 * offset is >= i_size, we might still have a non-NULL cached extent
 * state, acquired while marking the extent range as delalloc through
 * btrfs_dirty_page(). Therefore free any possible cached extent state
 * to avoid a memory leak.
 */
 if (extents_locked)
  btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
 else
  btrfs_free_extent_state(cached_state);

 btrfs_delalloc_release_extents(inode, reserved_len);
 if (ret) {
  btrfs_drop_folio(fs_info, folio, start, copied);
  release_space(inode, *data_reserved, reserved_start, reserved_len,
         only_release_metadata);
  return ret;
 }
 if (only_release_metadata)
  btrfs_check_nocow_unlock(inode);

 btrfs_drop_folio(fs_info, folio, start, copied);
 return copied;
}

ssize_t btrfs_buffered_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 loff_t pos;
 struct inode *inode = file_inode(file);
 struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
 size_t num_written = 0;
 ssize_t ret;
 loff_t old_isize;
 unsigned int ilock_flags = 0;
 const bool nowait = (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT);

 if (nowait)
  ilock_flags |= BTRFS_ILOCK_TRY;

 ret = btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
 if (ret < 0)
  return ret;

 /*
 * We can only trust the isize with inode lock held, or it can race with
 * other buffered writes and cause incorrect call of
 * pagecache_isize_extended() to overwrite existing data.
 */
 old_isize = i_size_read(inode);

 ret = generic_write_checks(iocb, iter);
 if (ret <= 0)
  goto out;

 ret = btrfs_write_check(iocb, ret);
 if (ret < 0)
  goto out;

 pos = iocb->ki_pos;
 while (iov_iter_count(iter) > 0) {
  ret = copy_one_range(BTRFS_I(inode), iter, &data_reserved, pos, nowait);
  if (ret < 0)
   break;
  pos += ret;
  num_written += ret;
  cond_resched();
 }

 extent_changeset_free(data_reserved);
 if (num_written > 0) {
  pagecache_isize_extended(inode, old_isize, iocb->ki_pos);
  iocb->ki_pos += num_written;
 }
out:
 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), ilock_flags);
 return num_written ? num_written : ret;
}

static ssize_t btrfs_encoded_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
   const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct inode *inode = file_inode(file);
 loff_t count;
 ssize_t ret;

 btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), 0);
 count = encoded->len;
 ret = generic_write_checks_count(iocb, &count);
 if (ret == 0 && count != encoded->len) {
  /*
 * The write got truncated by generic_write_checks_count(). We
 * can't do a partial encoded write.
 */
  ret = -EFBIG;
 }
 if (ret || encoded->len == 0)
  goto out;

 ret = btrfs_write_check(iocb, encoded->len);
 if (ret < 0)
  goto out;

 ret = btrfs_do_encoded_write(iocb, from, encoded);
out:
 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), 0);
 return ret;
}

ssize_t btrfs_do_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
       const struct btrfs_ioctl_encoded_io_args *encoded)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file_inode(file));
 ssize_t num_written, num_sync;

 /*
 * If the fs flips readonly due to some impossible error, although we
 * have opened a file as writable, we have to stop this write operation
 * to ensure consistency.
 */
 if (BTRFS_FS_ERROR(inode->root->fs_info))
  return -EROFS;

 if (encoded && (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
  return -EOPNOTSUPP;

 if (encoded) {
  num_written = btrfs_encoded_write(iocb, from, encoded);
  num_sync = encoded->len;
 } else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
  num_written = btrfs_direct_write(iocb, from);
  num_sync = num_written;
 } else {
  num_written = btrfs_buffered_write(iocb, from);
  num_sync = num_written;
 }

 btrfs_set_inode_last_sub_trans(inode);

 if (num_sync > 0) {
  num_sync = generic_write_sync(iocb, num_sync);
  if (num_sync < 0)
   num_written = num_sync;
 }

 return num_written;
}

static ssize_t btrfs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
{
 return btrfs_do_write_iter(iocb, from, NULL);
}

int btrfs_release_file(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 struct btrfs_file_private *private = filp->private_data;

 if (private) {
  kfree(private->filldir_buf);
  btrfs_free_extent_state(private->llseek_cached_state);
  kfree(private);
  filp->private_data = NULL;
 }

 /*
 * Set by setattr when we are about to truncate a file from a non-zero
 * size to a zero size.  This tries to flush down new bytes that may
 * have been written if the application were using truncate to replace
 * a file in place.
 */
 if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_FLUSH_ON_CLOSE,
          &BTRFS_I(inode)->runtime_flags))
   filemap_flush(inode->i_mapping);
 return 0;
}

static int start_ordered_ops(struct btrfs_inode *inode, loff_t start, loff_t end)
{
 int ret;
 struct blk_plug plug;

 /*
 * This is only called in fsync, which would do synchronous writes, so
 * a plug can merge adjacent IOs as much as possible.  Esp. in case of
 * multiple disks using raid profile, a large IO can be split to
 * several segments of stripe length (currently 64K).
 */
 blk_start_plug(&plug);
 ret = btrfs_fdatawrite_range(inode, start, end);
 blk_finish_plug(&plug);

 return ret;
}

static inline bool skip_inode_logging(const struct btrfs_log_ctx *ctx)
{
 struct btrfs_inode *inode = ctx->inode;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;

 if (btrfs_inode_in_log(inode, btrfs_get_fs_generation(fs_info)) &&
     list_empty(&ctx->ordered_extents))
  return true;

 /*
 * If we are doing a fast fsync we can not bail out if the inode's
 * last_trans is <= then the last committed transaction, because we only
 * update the last_trans of the inode during ordered extent completion,
 * and for a fast fsync we don't wait for that, we only wait for the
 * writeback to complete.
 */
 if (inode->last_trans <= btrfs_get_last_trans_committed(fs_info) &&
     (test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags) ||
      list_empty(&ctx->ordered_extents)))
  return true;

 return false;
}

/*
 * fsync call for both files and directories.  This logs the inode into
 * the tree log instead of forcing full commits whenever possible.
 *
 * It needs to call filemap_fdatawait so that all ordered extent updates are
 * in the metadata btree are up to date for copying to the log.
 *
 * It drops the inode mutex before doing the tree log commit.  This is an
 * important optimization for directories because holding the mutex prevents
 * new operations on the dir while we write to disk.
 */
int btrfs_sync_file(struct file *file, loff_t start, loff_t end, int datasync)
{
 struct dentry *dentry = file_dentry(file);
 struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(d_inode(dentry));
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_log_ctx ctx;
 int ret = 0, err;
 u64 len;
 bool full_sync;
 bool skip_ilock = false;

 if (current->journal_info == BTRFS_TRANS_DIO_WRITE_STUB) {
  skip_ilock = true;
  current->journal_info = NULL;
  btrfs_assert_inode_locked(inode);
 }

 trace_btrfs_sync_file(file, datasync);

 btrfs_init_log_ctx(&ctx, inode);

 /*
 * Always set the range to a full range, otherwise we can get into
 * several problems, from missing file extent items to represent holes
 * when not using the NO_HOLES feature, to log tree corruption due to
 * races between hole detection during logging and completion of ordered
 * extents outside the range, to missing checksums due to ordered extents
 * for which we flushed only a subset of their pages.
 */
 start = 0;
 end = LLONG_MAX;
 len = (u64)LLONG_MAX + 1;

 /*
 * We write the dirty pages in the range and wait until they complete
 * out of the ->i_mutex. If so, we can flush the dirty pages by
 * multi-task, and make the performance up.  See
 * btrfs_wait_ordered_range for an explanation of the ASYNC check.
 */
 ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
 if (ret)
  goto out;

 if (skip_ilock)
  down_write(&inode->i_mmap_lock);
 else
  btrfs_inode_lock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);

 atomic_inc(&root->log_batch);

 /*
 * Before we acquired the inode's lock and the mmap lock, someone may
 * have dirtied more pages in the target range. We need to make sure
 * that writeback for any such pages does not start while we are logging
 * the inode, because if it does, any of the following might happen when
 * we are not doing a full inode sync:
 *
 * 1) We log an extent after its writeback finishes but before its
 *    checksums are added to the csum tree, leading to -EIO errors
 *    when attempting to read the extent after a log replay.
 *
 * 2) We can end up logging an extent before its writeback finishes.
 *    Therefore after the log replay we will have a file extent item
 *    pointing to an unwritten extent (and no data checksums as well).
 *
 * So trigger writeback for any eventual new dirty pages and then we
 * wait for all ordered extents to complete below.
 */
 ret = start_ordered_ops(inode, start, end);
 if (ret) {
  if (skip_ilock)
   up_write(&inode->i_mmap_lock);
  else
   btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
  goto out;
 }

 /*
 * Always check for the full sync flag while holding the inode's lock,
 * to avoid races with other tasks. The flag must be either set all the
 * time during logging or always off all the time while logging.
 * We check the flag here after starting delalloc above, because when
 * running delalloc the full sync flag may be set if we need to drop
 * extra extent map ranges due to temporary memory allocation failures.
 */
 full_sync = test_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);

 /*
 * We have to do this here to avoid the priority inversion of waiting on
 * IO of a lower priority task while holding a transaction open.
 *
 * For a full fsync we wait for the ordered extents to complete while
 * for a fast fsync we wait just for writeback to complete, and then
 * attach the ordered extents to the transaction so that a transaction
 * commit waits for their completion, to avoid data loss if we fsync,
 * the current transaction commits before the ordered extents complete
 * and a power failure happens right after that.
 *
 * For zoned filesystem, if a write IO uses a ZONE_APPEND command, the
 * logical address recorded in the ordered extent may change. We need
 * to wait for the IO to stabilize the logical address.
 */
 if (full_sync || btrfs_is_zoned(fs_info)) {
  ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
  clear_bit(BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR, &inode->runtime_flags);
 } else {
  /*
 * Get our ordered extents as soon as possible to avoid doing
 * checksum lookups in the csum tree, and use instead the
 * checksums attached to the ordered extents.
 */
  btrfs_get_ordered_extents_for_logging(inode, &ctx.ordered_extents);
  ret = filemap_fdatawait_range(inode->vfs_inode.i_mapping, start, end);
  if (ret)
   goto out_release_extents;

  /*
 * Check and clear the BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR now after
 * starting and waiting for writeback, because for buffered IO
 * it may have been set during the end IO callback
 * (end_bbio_data_write() -> btrfs_finish_ordered_extent()) in
 * case an error happened and we need to wait for ordered
 * extents to complete so that any extent maps that point to
 * unwritten locations are dropped and we don't log them.
 */
  if (test_and_clear_bit(BTRFS_INODE_COW_WRITE_ERROR, &inode->runtime_flags))
   ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
 }

 if (ret)
  goto out_release_extents;

 atomic_inc(&root->log_batch);

 if (skip_inode_logging(&ctx)) {
  /*
 * We've had everything committed since the last time we were
 * modified so clear this flag in case it was set for whatever
 * reason, it's no longer relevant.
 */
  clear_bit(BTRFS_INODE_NEEDS_FULL_SYNC, &inode->runtime_flags);
  /*
 * An ordered extent might have started before and completed
 * already with io errors, in which case the inode was not
 * updated and we end up here. So check the inode's mapping
 * for any errors that might have happened since we last
 * checked called fsync.
 */
  ret = filemap_check_wb_err(inode->vfs_inode.i_mapping, file->f_wb_err);
  goto out_release_extents;
 }

 btrfs_init_log_ctx_scratch_eb(&ctx);

 /*
 * We use start here because we will need to wait on the IO to complete
 * in btrfs_sync_log, which could require joining a transaction (for
 * example checking cross references in the nocow path).  If we use join
 * here we could get into a situation where we're waiting on IO to
 * happen that is blocked on a transaction trying to commit.  With start
 * we inc the extwriter counter, so we wait for all extwriters to exit
 * before we start blocking joiners.  This comment is to keep somebody
 * from thinking they are super smart and changing this to
 * btrfs_join_transaction *cough*Josef*cough*.
 */
 trans = btrfs_start_transaction(root, 0);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  goto out_release_extents;
 }
 trans->in_fsync = true;

 ret = btrfs_log_dentry_safe(trans, dentry, &ctx);
 /*
 * Scratch eb no longer needed, release before syncing log or commit
 * transaction, to avoid holding unnecessary memory during such long
 * operations.
 */
 if (ctx.scratch_eb) {
  free_extent_buffer(ctx.scratch_eb);
  ctx.scratch_eb = NULL;
 }
 btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
 if (ret < 0) {
  /* Fallthrough and commit/free transaction. */
  ret = BTRFS_LOG_FORCE_COMMIT;
 }

 /* we've logged all the items and now have a consistent
 * version of the file in the log.  It is possible that
 * someone will come in and modify the file, but that's
 * fine because the log is consistent on disk, and we
 * have references to all of the file's extents
 *
 * It is possible that someone will come in and log the
 * file again, but that will end up using the synchronization
 * inside btrfs_sync_log to keep things safe.
 */
 if (skip_ilock)
  up_write(&inode->i_mmap_lock);
 else
  btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);

 if (ret == BTRFS_NO_LOG_SYNC) {
  ret = btrfs_end_transaction(trans);
  goto out;
 }

 /* We successfully logged the inode, attempt to sync the log. */
 if (!ret) {
  ret = btrfs_sync_log(trans, root, &ctx);
  if (!ret) {
   ret = btrfs_end_transaction(trans);
   goto out;
  }
 }

 /*
 * At this point we need to commit the transaction because we had
 * btrfs_need_log_full_commit() or some other error.
 *
 * If we didn't do a full sync we have to stop the trans handle, wait on
 * the ordered extents, start it again and commit the transaction.  If
 * we attempt to wait on the ordered extents here we could deadlock with
 * something like fallocate() that is holding the extent lock trying to
 * start a transaction while some other thread is trying to commit the
 * transaction while we (fsync) are currently holding the transaction
 * open.
 */
 if (!full_sync) {
  ret = btrfs_end_transaction(trans);
  if (ret)
   goto out;
  ret = btrfs_wait_ordered_range(inode, start, len);
  if (ret)
   goto out;

  /*
 * This is safe to use here because we're only interested in
 * making sure the transaction that had the ordered extents is
 * committed.  We aren't waiting on anything past this point,
 * we're purely getting the transaction and committing it.
 */
  trans = btrfs_attach_transaction_barrier(root);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);

   /*
 * We committed the transaction and there's no currently
 * running transaction, this means everything we care
 * about made it to disk and we are done.
 */
   if (ret == -ENOENT)
    ret = 0;
   goto out;
  }
 }

 ret = btrfs_commit_transaction(trans);
out:
 free_extent_buffer(ctx.scratch_eb);
 ASSERT(list_empty(&ctx.list));
 ASSERT(list_empty(&ctx.conflict_inodes));
 err = file_check_and_advance_wb_err(file);
 if (!ret)
  ret = err;
 return ret > 0 ? -EIO : ret;

out_release_extents:
 btrfs_release_log_ctx_extents(&ctx);
 if (skip_ilock)
  up_write(&inode->i_mmap_lock);
 else
  btrfs_inode_unlock(inode, BTRFS_ILOCK_MMAP);
 goto out;
}

/*
 * btrfs_page_mkwrite() is not allowed to change the file size as it gets
 * called from a page fault handler when a page is first dirtied. Hence we must
 * be careful to check for EOF conditions here. We set the page up correctly
 * for a written page which means we get ENOSPC checking when writing into
 * holes and correct delalloc and unwritten extent mapping on filesystems that
 * support these features.
 *
 * We are not allowed to take the i_mutex here so we have to play games to
 * protect against truncate races as the page could now be beyond EOF.  Because
 * truncate_setsize() writes the inode size before removing pages, once we have
 * the page lock we can determine safely if the page is beyond EOF. If it is not
 * beyond EOF, then the page is guaranteed safe against truncation until we
 * unlock the page.
 */
static vm_fault_t btrfs_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
{
 struct page *page = vmf->page;
 struct folio *folio = page_folio(page);
 struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file_inode(vmf->vma->vm_file));
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_io_tree *io_tree = &inode->io_tree;
 struct btrfs_ordered_extent *ordered;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
 unsigned long zero_start;
 loff_t size;
 size_t fsize = folio_size(folio);
 int ret;
 bool only_release_metadata = false;
 u64 reserved_space;
 u64 page_start;
 u64 page_end;
 u64 end;

 reserved_space = fsize;

 sb_start_pagefault(inode->vfs_inode.i_sb);
 page_start = folio_pos(folio);
 page_end = page_start + folio_size(folio) - 1;
 end = page_end;

 /*
 * Reserving delalloc space after obtaining the page lock can lead to
 * deadlock. For example, if a dirty page is locked by this function
 * and the call to btrfs_delalloc_reserve_space() ends up triggering
 * dirty page write out, then the btrfs_writepages() function could
 * end up waiting indefinitely to get a lock on the page currently
 * being processed by btrfs_page_mkwrite() function.
 */
 ret = btrfs_check_data_free_space(inode, &data_reserved, page_start,
       reserved_space, false);
 if (ret < 0) {
  size_t write_bytes = reserved_space;

  if (btrfs_check_nocow_lock(inode, page_start, &write_bytes, false) <= 0)
   goto out_noreserve;

  only_release_metadata = true;

  /*
 * Can't write the whole range, there may be shared extents or
 * holes in the range, bail out with @only_release_metadata set
 * to true so that we unlock the nocow lock before returning the
 * error.
 */
  if (write_bytes < reserved_space)
   goto out_noreserve;
 }
 ret = btrfs_delalloc_reserve_metadata(inode, reserved_space,
           reserved_space, false);
 if (ret < 0) {
  if (!only_release_metadata)
   btrfs_free_reserved_data_space(inode, data_reserved,
             page_start, reserved_space);
  goto out_noreserve;
 }

 ret = file_update_time(vmf->vma->vm_file);
 if (ret < 0)
  goto out;
again:
 down_read(&inode->i_mmap_lock);
 folio_lock(folio);
 size = i_size_read(&inode->vfs_inode);

 if ((folio->mapping != inode->vfs_inode.i_mapping) ||
     (page_start >= size)) {
  /* Page got truncated out from underneath us. */
  goto out_unlock;
 }
 folio_wait_writeback(folio);

 btrfs_lock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
 ret = set_folio_extent_mapped(folio);
 if (ret < 0) {
  btrfs_unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
  goto out_unlock;
 }

 /*
 * We can't set the delalloc bits if there are pending ordered
 * extents.  Drop our locks and wait for them to finish.
 */
 ordered = btrfs_lookup_ordered_range(inode, page_start, fsize);
 if (ordered) {
  btrfs_unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
  folio_unlock(folio);
  up_read(&inode->i_mmap_lock);
  btrfs_start_ordered_extent(ordered);
  btrfs_put_ordered_extent(ordered);
  goto again;
 }

 if (folio_contains(folio, (size - 1) >> PAGE_SHIFT)) {
  reserved_space = round_up(size - page_start, fs_info->sectorsize);
  if (reserved_space < fsize) {
   const u64 to_free = fsize - reserved_space;

   end = page_start + reserved_space - 1;
   if (only_release_metadata)
    btrfs_delalloc_release_metadata(inode, to_free, true);
   else
    btrfs_delalloc_release_space(inode, data_reserved,
            end + 1, to_free, true);
  }
 }

 /*
 * page_mkwrite gets called when the page is firstly dirtied after it's
 * faulted in, but write(2) could also dirty a page and set delalloc
 * bits, thus in this case for space account reason, we still need to
 * clear any delalloc bits within this page range since we have to
 * reserve data&meta space before lock_page() (see above comments).
 */
 btrfs_clear_extent_bit(io_tree, page_start, end,
          EXTENT_DELALLOC | EXTENT_DO_ACCOUNTING |
          EXTENT_DEFRAG, &cached_state);

 ret = btrfs_set_extent_delalloc(inode, page_start, end, 0, &cached_state);
 if (ret < 0) {
  btrfs_unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
  goto out_unlock;
 }

 /* Page is wholly or partially inside EOF. */
 if (page_start + folio_size(folio) > size)
  zero_start = offset_in_folio(folio, size);
 else
  zero_start = fsize;

 if (zero_start != fsize)
  folio_zero_range(folio, zero_start, folio_size(folio) - zero_start);

 btrfs_folio_clear_checked(fs_info, folio, page_start, fsize);
 btrfs_folio_set_dirty(fs_info, folio, page_start, end + 1 - page_start);
 btrfs_folio_set_uptodate(fs_info, folio, page_start, end + 1 - page_start);

 btrfs_set_inode_last_sub_trans(inode);

 if (only_release_metadata)
  btrfs_set_extent_bit(io_tree, page_start, end, EXTENT_NORESERVE,
         &cached_state);

 btrfs_unlock_extent(io_tree, page_start, page_end, &cached_state);
 up_read(&inode->i_mmap_lock);

 btrfs_delalloc_release_extents(inode, fsize);
 if (only_release_metadata)
  btrfs_check_nocow_unlock(inode);
 sb_end_pagefault(inode->vfs_inode.i_sb);
 extent_changeset_free(data_reserved);
 return VM_FAULT_LOCKED;

out_unlock:
 folio_unlock(folio);
 up_read(&inode->i_mmap_lock);
out:
 btrfs_delalloc_release_extents(inode, fsize);
 if (only_release_metadata)
  btrfs_delalloc_release_metadata(inode, reserved_space, true);
 else
  btrfs_delalloc_release_space(inode, data_reserved, page_start,
          reserved_space, true);
 extent_changeset_free(data_reserved);
out_noreserve:
 if (only_release_metadata)
  btrfs_check_nocow_unlock(inode);

 sb_end_pagefault(inode->vfs_inode.i_sb);

 if (ret < 0)
  return vmf_error(ret);

 /* Make the VM retry the fault. */
 return VM_FAULT_NOPAGE;
}

static const struct vm_operations_struct btrfs_file_vm_ops = {
 .fault  = filemap_fault,
 .map_pages = filemap_map_pages,
 .page_mkwrite = btrfs_page_mkwrite,
};

static int btrfs_file_mmap_prepare(struct vm_area_desc *desc)
{
 struct file *filp = desc->file;
 struct address_space *mapping = filp->f_mapping;

 if (!mapping->a_ops->read_folio)
  return -ENOEXEC;

 file_accessed(filp);
 desc->vm_ops = &btrfs_file_vm_ops;

 return 0;
}

static bool hole_mergeable(struct btrfs_inode *inode, struct extent_buffer *leaf,
      int slot, u64 start, u64 end)
{
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct btrfs_key key;

 if (slot < 0 || slot >= btrfs_header_nritems(leaf))
  return false;

 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
 if (key.objectid != btrfs_ino(inode) ||
     key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
  return false;

 fi = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);

 if (btrfs_file_extent_type(leaf, fi) != BTRFS_FILE_EXTENT_REG)
  return false;

 if (btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, fi))
  return false;

 if (key.offset == end)
  return true;
 if (key.offset + btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) == start)
  return true;
 return false;
}

static int fill_holes(struct btrfs_trans_handle *trans,
  struct btrfs_inode *inode,
  struct btrfs_path *path, u64 offset, u64 end)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_file_extent_item *fi;
 struct extent_map *hole_em;
 struct btrfs_key key;
 int ret;

 if (btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES))
  goto out;

 key.objectid = btrfs_ino(inode);
 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 key.offset = offset;

 ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
 if (ret <= 0) {
  /*
 * We should have dropped this offset, so if we find it then
 * something has gone horribly wrong.
 */
  if (ret == 0)
   ret = -EINVAL;
  return ret;
 }

 leaf = path->nodes[0];
 if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0] - 1, offset, end)) {
  u64 num_bytes;

  path->slots[0]--;
  fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
        struct btrfs_file_extent_item);
  num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) +
   end - offset;
  btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
  btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
  btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
  goto out;
 }

 if (hole_mergeable(inode, leaf, path->slots[0], offset, end)) {
  u64 num_bytes;

  key.offset = offset;
  btrfs_set_item_key_safe(trans, path, &key);
  fi = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
        struct btrfs_file_extent_item);
  num_bytes = btrfs_file_extent_num_bytes(leaf, fi) + end -
   offset;
  btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, fi, num_bytes);
  btrfs_set_file_extent_ram_bytes(leaf, fi, num_bytes);
  btrfs_set_file_extent_offset(leaf, fi, 0);
  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, fi, trans->transid);
  goto out;
 }
 btrfs_release_path(path);

 ret = btrfs_insert_hole_extent(trans, root, btrfs_ino(inode), offset,
           end - offset);
 if (ret)
  return ret;

out:
 btrfs_release_path(path);

 hole_em = btrfs_alloc_extent_map();
 if (!hole_em) {
  btrfs_drop_extent_map_range(inode, offset, end - 1, false);
  btrfs_set_inode_full_sync(inode);
 } else {
  hole_em->start = offset;
  hole_em->len = end - offset;
  hole_em->ram_bytes = hole_em->len;

  hole_em->disk_bytenr = EXTENT_MAP_HOLE;
  hole_em->disk_num_bytes = 0;
  hole_em->generation = trans->transid;

  ret = btrfs_replace_extent_map_range(inode, hole_em, true);
  btrfs_free_extent_map(hole_em);
  if (ret)
   btrfs_set_inode_full_sync(inode);
 }

 return 0;
}

/*
 * Find a hole extent on given inode and change start/len to the end of hole
 * extent.(hole/vacuum extent whose em->start <= start &&
 *    em->start + em->len > start)
 * When a hole extent is found, return 1 and modify start/len.
 */
static int find_first_non_hole(struct btrfs_inode *inode, u64 *start, u64 *len)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_map *em;
 int ret = 0;

 em = btrfs_get_extent(inode, NULL,
         round_down(*start, fs_info->sectorsize),
         round_up(*len, fs_info->sectorsize));
 if (IS_ERR(em))
  return PTR_ERR(em);

 /* Hole or vacuum extent(only exists in no-hole mode) */
 if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_HOLE) {
  ret = 1;
  *len = em->start + em->len > *start + *len ?
         0 : *start + *len - em->start - em->len;
  *start = em->start + em->len;
 }
 btrfs_free_extent_map(em);
 return ret;
}

/*
 * Check if there is no folio in the range.
 *
 * We cannot utilize filemap_range_has_page() in a filemap with large folios
 * as we can hit the following false positive:
 *
 *        start                            end
 *        |                                |
 *  |//|//|//|//|  |  |  |  |  |  |  |  |//|//|
 *   \         /                         \   /
 *    Folio A                            Folio B
 *
 * That large folio A and B cover the start and end indexes.
 * In that case filemap_range_has_page() will always return true, but the above
 * case is fine for btrfs_punch_hole_lock_range() usage.
 *
 * So here we only ensure that no other folios is in the range, excluding the
 * head/tail large folio.
 */
static bool check_range_has_page(struct inode *inode, u64 start, u64 end)
{
 struct folio_batch fbatch;
 bool ret = false;
 /*
 * For subpage case, if the range is not at page boundary, we could
 * have pages at the leading/tailing part of the range.
 * This could lead to dead loop since filemap_range_has_page()
 * will always return true.
 * So here we need to do extra page alignment for
 * filemap_range_has_page().
 *
 * And do not decrease page_lockend right now, as it can be 0.
 */
 const u64 page_lockstart = round_up(start, PAGE_SIZE);
 const u64 page_lockend = round_down(end + 1, PAGE_SIZE);
 const pgoff_t start_index = page_lockstart >> PAGE_SHIFT;
 const pgoff_t end_index = (page_lockend - 1) >> PAGE_SHIFT;
 pgoff_t tmp = start_index;
 int found_folios;

 /* The same page or adjacent pages. */
 if (page_lockend <= page_lockstart)
  return false;

 folio_batch_init(&fbatch);
 found_folios = filemap_get_folios(inode->i_mapping, &tmp, end_index, &fbatch);
 for (int i = 0; i < found_folios; i++) {
  struct folio *folio = fbatch.folios[i];

  /* A large folio begins before the start. Not a target. */
  if (folio->index < start_index)
   continue;
  /* A large folio extends beyond the end. Not a target. */
  if (folio_next_index(folio) > end_index)
   continue;
  /* A folio doesn't cover the head/tail index. Found a target. */
  ret = true;
  break;
 }
 folio_batch_release(&fbatch);
 return ret;
}

static void btrfs_punch_hole_lock_range(struct inode *inode,
     const u64 lockstart, const u64 lockend,
     struct extent_state **cached_state)
{
 while (1) {
  truncate_pagecache_range(inode, lockstart, lockend);

  btrfs_lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
      cached_state);
  /*
 * We can't have ordered extents in the range, nor dirty/writeback
 * pages, because we have locked the inode's VFS lock in exclusive
 * mode, we have locked the inode's i_mmap_lock in exclusive mode,
 * we have flushed all delalloc in the range and we have waited
 * for any ordered extents in the range to complete.
 * We can race with anyone reading pages from this range, so after
 * locking the range check if we have pages in the range, and if
 * we do, unlock the range and retry.
 */
  if (!check_range_has_page(inode, lockstart, lockend))
   break;

  btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
        cached_state);
 }

 btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), lockstart, lockend);
}

static int btrfs_insert_replace_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
         struct btrfs_inode *inode,
         struct btrfs_path *path,
         struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
         const u64 replace_len,
         const u64 bytes_to_drop)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_file_extent_item *extent;
 struct extent_buffer *leaf;
 struct btrfs_key key;
 int slot;
 int ret;

 if (replace_len == 0)
  return 0;

 if (extent_info->disk_offset == 0 &&
     btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES)) {
  btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
  return 0;
 }

 key.objectid = btrfs_ino(inode);
 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 key.offset = extent_info->file_offset;
 ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key,
          sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
 if (ret)
  return ret;
 leaf = path->nodes[0];
 slot = path->slots[0];
 write_extent_buffer(leaf, extent_info->extent_buf,
       btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
       sizeof(struct btrfs_file_extent_item));
 extent = btrfs_item_ptr(leaf, slot, struct btrfs_file_extent_item);
 ASSERT(btrfs_file_extent_type(leaf, extent) != BTRFS_FILE_EXTENT_INLINE);
 btrfs_set_file_extent_offset(leaf, extent, extent_info->data_offset);
 btrfs_set_file_extent_num_bytes(leaf, extent, replace_len);
 if (extent_info->is_new_extent)
  btrfs_set_file_extent_generation(leaf, extent, trans->transid);
 btrfs_release_path(path);

 ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(inode, extent_info->file_offset,
      replace_len);
 if (ret)
  return ret;

 /* If it's a hole, nothing more needs to be done. */
 if (extent_info->disk_offset == 0) {
  btrfs_update_inode_bytes(inode, 0, bytes_to_drop);
  return 0;
 }

 btrfs_update_inode_bytes(inode, replace_len, bytes_to_drop);

 if (extent_info->is_new_extent && extent_info->insertions == 0) {
  key.objectid = extent_info->disk_offset;
  key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
  key.offset = extent_info->disk_len;
  ret = btrfs_alloc_reserved_file_extent(trans, root,
             btrfs_ino(inode),
             extent_info->file_offset,
             extent_info->qgroup_reserved,
             &key);
 } else {
  struct btrfs_ref ref = {
   .action = BTRFS_ADD_DELAYED_REF,
   .bytenr = extent_info->disk_offset,
   .num_bytes = extent_info->disk_len,
   .owning_root = btrfs_root_id(root),
   .ref_root = btrfs_root_id(root),
  };
  u64 ref_offset;

  ref_offset = extent_info->file_offset - extent_info->data_offset;
  btrfs_init_data_ref(&ref, btrfs_ino(inode), ref_offset, 0, false);
  ret = btrfs_inc_extent_ref(trans, &ref);
 }

 extent_info->insertions++;

 return ret;
}

/*
 * The respective range must have been previously locked, as well as the inode.
 * The end offset is inclusive (last byte of the range).
 * @extent_info is NULL for fallocate's hole punching and non-NULL when replacing
 * the file range with an extent.
 * When not punching a hole, we don't want to end up in a state where we dropped
 * extents without inserting a new one, so we must abort the transaction to avoid
 * a corruption.
 */
int btrfs_replace_file_extents(struct btrfs_inode *inode,
          struct btrfs_path *path, const u64 start,
          const u64 end,
          struct btrfs_replace_extent_info *extent_info,
          struct btrfs_trans_handle **trans_out)
{
 struct btrfs_drop_extents_args drop_args = { 0 };
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = root->fs_info;
 u64 min_size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
 u64 ino_size = round_up(inode->vfs_inode.i_size, fs_info->sectorsize);
 struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
 struct btrfs_block_rsv rsv;
 unsigned int rsv_count;
 u64 cur_offset;
 u64 len = end - start;
 int ret = 0;

 if (end <= start)
  return -EINVAL;

 btrfs_init_metadata_block_rsv(fs_info, &rsv, BTRFS_BLOCK_RSV_TEMP);
 rsv.size = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
 rsv.failfast = true;

 /*
 * 1 - update the inode
 * 1 - removing the extents in the range
 * 1 - adding the hole extent if no_holes isn't set or if we are
 *     replacing the range with a new extent
 */
 if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, NO_HOLES) || extent_info)
  rsv_count = 3;
 else
  rsv_count = 2;

 trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
 if (IS_ERR(trans)) {
  ret = PTR_ERR(trans);
  trans = NULL;
  goto out_release;
 }

 ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv, &rsv,
          min_size, false);
 if (WARN_ON(ret))
  goto out_trans;
 trans->block_rsv = &rsv;

 cur_offset = start;
 drop_args.path = path;
 drop_args.end = end + 1;
 drop_args.drop_cache = true;
 while (cur_offset < end) {
  drop_args.start = cur_offset;
  ret = btrfs_drop_extents(trans, root, inode, &drop_args);
  /* If we are punching a hole decrement the inode's byte count */
  if (!extent_info)
   btrfs_update_inode_bytes(inode, 0,
       drop_args.bytes_found);
  if (ret != -ENOSPC) {
   /*
 * The only time we don't want to abort is if we are
 * attempting to clone a partial inline extent, in which
 * case we'll get EOPNOTSUPP.  However if we aren't
 * clone we need to abort no matter what, because if we
 * got EOPNOTSUPP via prealloc then we messed up and
 * need to abort.
 */
   if (ret &&
       (ret != -EOPNOTSUPP ||
        (extent_info && extent_info->is_new_extent)))
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   break;
  }

  trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;

  if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end &&
      cur_offset < ino_size) {
   ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
      drop_args.drop_end);
   if (ret) {
    /*
 * If we failed then we didn't insert our hole
 * entries for the area we dropped, so now the
 * fs is corrupted, so we must abort the
 * transaction.
 */
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    break;
   }
  } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
   /*
 * We are past the i_size here, but since we didn't
 * insert holes we need to clear the mapped area so we
 * know to not set disk_i_size in this area until a new
 * file extent is inserted here.
 */
   ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode,
     cur_offset,
     drop_args.drop_end - cur_offset);
   if (ret) {
    /*
 * We couldn't clear our area, so we could
 * presumably adjust up and corrupt the fs, so
 * we need to abort.
 */
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    break;
   }
  }

  if (extent_info &&
      drop_args.drop_end > extent_info->file_offset) {
   u64 replace_len = drop_args.drop_end -
       extent_info->file_offset;

   ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
     extent_info, replace_len,
     drop_args.bytes_found);
   if (ret) {
    btrfs_abort_transaction(trans, ret);
    break;
   }
   extent_info->data_len -= replace_len;
   extent_info->data_offset += replace_len;
   extent_info->file_offset += replace_len;
  }

  /*
 * We are releasing our handle on the transaction, balance the
 * dirty pages of the btree inode and flush delayed items, and
 * then get a new transaction handle, which may now point to a
 * new transaction in case someone else may have committed the
 * transaction we used to replace/drop file extent items. So
 * bump the inode's iversion and update mtime and ctime except
 * if we are called from a dedupe context. This is because a
 * power failure/crash may happen after the transaction is
 * committed and before we finish replacing/dropping all the
 * file extent items we need.
 */
  inode_inc_iversion(&inode->vfs_inode);

  if (!extent_info || extent_info->update_times)
   inode_set_mtime_to_ts(&inode->vfs_inode,
           inode_set_ctime_current(&inode->vfs_inode));

  ret = btrfs_update_inode(trans, inode);
  if (ret)
   break;

  btrfs_end_transaction(trans);
  btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);

  trans = btrfs_start_transaction(root, rsv_count);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);
   trans = NULL;
   break;
  }

  ret = btrfs_block_rsv_migrate(&fs_info->trans_block_rsv,
           &rsv, min_size, false);
  if (WARN_ON(ret))
   break;
  trans->block_rsv = &rsv;

  cur_offset = drop_args.drop_end;
  len = end - cur_offset;
  if (!extent_info && len) {
   ret = find_first_non_hole(inode, &cur_offset, &len);
   if (unlikely(ret < 0))
    break;
   if (ret && !len) {
    ret = 0;
    break;
   }
  }
 }

 /*
 * If we were cloning, force the next fsync to be a full one since we
 * we replaced (or just dropped in the case of cloning holes when
 * NO_HOLES is enabled) file extent items and did not setup new extent
 * maps for the replacement extents (or holes).
 */
 if (extent_info && !extent_info->is_new_extent)
  btrfs_set_inode_full_sync(inode);

 if (ret)
  goto out_trans;

 trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
 /*
 * If we are using the NO_HOLES feature we might have had already an
 * hole that overlaps a part of the region [lockstart, lockend] and
 * ends at (or beyond) lockend. Since we have no file extent items to
 * represent holes, drop_end can be less than lockend and so we must
 * make sure we have an extent map representing the existing hole (the
 * call to __btrfs_drop_extents() might have dropped the existing extent
 * map representing the existing hole), otherwise the fast fsync path
 * will not record the existence of the hole region
 * [existing_hole_start, lockend].
 */
 if (drop_args.drop_end <= end)
  drop_args.drop_end = end + 1;
 /*
 * Don't insert file hole extent item if it's for a range beyond eof
 * (because it's useless) or if it represents a 0 bytes range (when
 * cur_offset == drop_end).
 */
 if (!extent_info && cur_offset < ino_size &&
     cur_offset < drop_args.drop_end) {
  ret = fill_holes(trans, inode, path, cur_offset,
     drop_args.drop_end);
  if (ret) {
   /* Same comment as above. */
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out_trans;
  }
 } else if (!extent_info && cur_offset < drop_args.drop_end) {
  /* See the comment in the loop above for the reasoning here. */
  ret = btrfs_inode_clear_file_extent_range(inode, cur_offset,
     drop_args.drop_end - cur_offset);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out_trans;
  }

 }
 if (extent_info) {
  ret = btrfs_insert_replace_extent(trans, inode, path,
    extent_info, extent_info->data_len,
    drop_args.bytes_found);
  if (ret) {
   btrfs_abort_transaction(trans, ret);
   goto out_trans;
  }
 }

out_trans:
 if (!trans)
  goto out_release;

 trans->block_rsv = &fs_info->trans_block_rsv;
 if (ret)
  btrfs_end_transaction(trans);
 else
  *trans_out = trans;
out_release:
 btrfs_block_rsv_release(fs_info, &rsv, (u64)-1, NULL);
 return ret;
}

static int btrfs_punch_hole(struct file *file, loff_t offset, loff_t len)
{
 struct inode *inode = file_inode(file);
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode_to_fs_info(inode);
 struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_trans_handle *trans = NULL;
 u64 lockstart;
 u64 lockend;
 u64 tail_start;
 u64 tail_len;
 const u64 orig_start = offset;
 const u64 orig_end = offset + len - 1;
 int ret = 0;
 bool same_block;
 u64 ino_size;
 bool truncated_block = false;
 bool updated_inode = false;

 btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);

 ret = btrfs_wait_ordered_range(BTRFS_I(inode), offset, len);
 if (ret)
  goto out_only_mutex;

 ino_size = round_up(inode->i_size, fs_info->sectorsize);
 ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
 if (ret < 0)
  goto out_only_mutex;
 if (ret && !len) {
  /* Already in a large hole */
  ret = 0;
  goto out_only_mutex;
 }

 ret = file_modified(file);
 if (ret)
  goto out_only_mutex;

 lockstart = round_up(offset, fs_info->sectorsize);
 lockend = round_down(offset + len, fs_info->sectorsize) - 1;
 same_block = (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset))
  == (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1));
 /*
 * Only do this if we are in the same block and we aren't doing the
 * entire block.
 */
 if (same_block && len < fs_info->sectorsize) {
  if (offset < ino_size) {
   truncated_block = true;
   ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len - 1,
         orig_start, orig_end);
  } else {
   ret = 0;
  }
  goto out_only_mutex;
 }

 /* zero back part of the first block */
 if (offset < ino_size) {
  truncated_block = true;
  ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset, orig_start, orig_end);
  if (ret) {
   btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
   return ret;
  }
 }

 /* Check the aligned pages after the first unaligned page,
 * if offset != orig_start, which means the first unaligned page
 * including several following pages are already in holes,
 * the extra check can be skipped */
 if (offset == orig_start) {
  /* after truncate page, check hole again */
  len = offset + len - lockstart;
  offset = lockstart;
  ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &offset, &len);
  if (ret < 0)
   goto out_only_mutex;
  if (ret && !len) {
   ret = 0;
   goto out_only_mutex;
  }
  lockstart = offset;
 }

 /* Check the tail unaligned part is in a hole */
 tail_start = lockend + 1;
 tail_len = offset + len - tail_start;
 if (tail_len) {
  ret = find_first_non_hole(BTRFS_I(inode), &tail_start, &tail_len);
  if (unlikely(ret < 0))
   goto out_only_mutex;
  if (!ret) {
   /* zero the front end of the last page */
   if (tail_start + tail_len < ino_size) {
    truncated_block = true;
    ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode),
       tail_start + tail_len - 1,
       orig_start, orig_end);
    if (ret)
     goto out_only_mutex;
   }
  }
 }

 if (lockend < lockstart) {
  ret = 0;
  goto out_only_mutex;
 }

 btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend, &cached_state);

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

 ret = btrfs_replace_file_extents(BTRFS_I(inode), path, lockstart,
      lockend, NULL, &trans);
 btrfs_free_path(path);
 if (ret)
  goto out;

 ASSERT(trans != NULL);
 inode_inc_iversion(inode);
 inode_set_mtime_to_ts(inode, inode_set_ctime_current(inode));
 ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
 updated_inode = true;
 btrfs_end_transaction(trans);
 btrfs_btree_balance_dirty(fs_info);
out:
 btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
       &cached_state);
out_only_mutex:
 if (!updated_inode && truncated_block && !ret) {
  /*
 * If we only end up zeroing part of a page, we still need to
 * update the inode item, so that all the time fields are
 * updated as well as the necessary btrfs inode in memory fields
 * for detecting, at fsync time, if the inode isn't yet in the
 * log tree or it's there but not up to date.
 */
  struct timespec64 now = inode_set_ctime_current(inode);

  inode_inc_iversion(inode);
  inode_set_mtime_to_ts(inode, now);
  trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
  if (IS_ERR(trans)) {
   ret = PTR_ERR(trans);
  } else {
   int ret2;

   ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
   ret2 = btrfs_end_transaction(trans);
   if (!ret)
    ret = ret2;
  }
 }
 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
 return ret;
}

/* Helper structure to record which range is already reserved */
struct falloc_range {
 struct list_head list;
 u64 start;
 u64 len;
};

/*
 * Helper function to add falloc range
 *
 * Caller should have locked the larger range of extent containing
 * [start, len)
 */
static int add_falloc_range(struct list_head *head, u64 start, u64 len)
{
 struct falloc_range *range = NULL;

 if (!list_empty(head)) {
  /*
 * As fallocate iterates by bytenr order, we only need to check
 * the last range.
 */
  range = list_last_entry(head, struct falloc_range, list);
  if (range->start + range->len == start) {
   range->len += len;
   return 0;
  }
 }

 range = kmalloc(sizeof(*range), GFP_KERNEL);
 if (!range)
  return -ENOMEM;
 range->start = start;
 range->len = len;
 list_add_tail(&range->list, head);
 return 0;
}

static int btrfs_fallocate_update_isize(struct inode *inode,
     const u64 end,
     const int mode)
{
 struct btrfs_trans_handle *trans;
 struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
 u64 range_start;
 u64 range_end;
 int ret;
 int ret2;

 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE || end <= i_size_read(inode))
  return 0;

 range_start = round_down(i_size_read(inode), root->fs_info->sectorsize);
 range_end = round_up(end, root->fs_info->sectorsize);

 ret = btrfs_inode_set_file_extent_range(BTRFS_I(inode), range_start,
      range_end - range_start);
 if (ret)
  return ret;

 trans = btrfs_start_transaction(root, 1);
 if (IS_ERR(trans))
  return PTR_ERR(trans);

 inode_set_ctime_current(inode);
 i_size_write(inode, end);
 btrfs_inode_safe_disk_i_size_write(BTRFS_I(inode), 0);
 ret = btrfs_update_inode(trans, BTRFS_I(inode));
 ret2 = btrfs_end_transaction(trans);

 return ret ? ret : ret2;
}

enum {
 RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT,
 RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT,
 RANGE_BOUNDARY_HOLE,
};

static int btrfs_zero_range_check_range_boundary(struct btrfs_inode *inode,
       u64 offset)
{
 const u64 sectorsize = inode->root->fs_info->sectorsize;
 struct extent_map *em;
 int ret;

 offset = round_down(offset, sectorsize);
 em = btrfs_get_extent(inode, NULL, offset, sectorsize);
 if (IS_ERR(em))
  return PTR_ERR(em);

 if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_HOLE)
  ret = RANGE_BOUNDARY_HOLE;
 else if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)
  ret = RANGE_BOUNDARY_PREALLOC_EXTENT;
 else
  ret = RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT;

 btrfs_free_extent_map(em);
 return ret;
}

static int btrfs_zero_range(struct inode *inode,
       loff_t offset,
       loff_t len,
       const int mode)
{
 struct btrfs_fs_info *fs_info = BTRFS_I(inode)->root->fs_info;
 struct extent_map *em;
 struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
 int ret;
 u64 alloc_hint = 0;
 const u64 sectorsize = fs_info->sectorsize;
 const u64 orig_start = offset;
 const u64 orig_end = offset + len - 1;
 u64 alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
 u64 alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
 u64 bytes_to_reserve = 0;
 bool space_reserved = false;

 em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, alloc_start,
         alloc_end - alloc_start);
 if (IS_ERR(em)) {
  ret = PTR_ERR(em);
  goto out;
 }

 /*
 * Avoid hole punching and extent allocation for some cases. More cases
 * could be considered, but these are unlikely common and we keep things
 * as simple as possible for now. Also, intentionally, if the target
 * range contains one or more prealloc extents together with regular
 * extents and holes, we drop all the existing extents and allocate a
 * new prealloc extent, so that we get a larger contiguous disk extent.
 */
 if (em->start <= alloc_start && (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC)) {
  const u64 em_end = em->start + em->len;

  if (em_end >= offset + len) {
   /*
 * The whole range is already a prealloc extent,
 * do nothing except updating the inode's i_size if
 * needed.
 */
   btrfs_free_extent_map(em);
   ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
          mode);
   goto out;
  }
  /*
 * Part of the range is already a prealloc extent, so operate
 * only on the remaining part of the range.
 */
  alloc_start = em_end;
  ASSERT(IS_ALIGNED(alloc_start, sectorsize));
  len = offset + len - alloc_start;
  offset = alloc_start;
  alloc_hint = btrfs_extent_map_block_start(em) + em->len;
 }
 btrfs_free_extent_map(em);

 if (BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset) ==
     BTRFS_BYTES_TO_BLKS(fs_info, offset + len - 1)) {
  em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, alloc_start, sectorsize);
  if (IS_ERR(em)) {
   ret = PTR_ERR(em);
   goto out;
  }

  if (em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC) {
   btrfs_free_extent_map(em);
   ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len,
          mode);
   goto out;
  }
  if (len < sectorsize && em->disk_bytenr != EXTENT_MAP_HOLE) {
   btrfs_free_extent_map(em);
   ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len - 1,
         orig_start, orig_end);
   if (!ret)
    ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode,
           offset + len,
           mode);
   return ret;
  }
  btrfs_free_extent_map(em);
  alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
  alloc_end = alloc_start + sectorsize;
  goto reserve_space;
 }

 alloc_start = round_up(offset, sectorsize);
 alloc_end = round_down(offset + len, sectorsize);

 /*
 * For unaligned ranges, check the pages at the boundaries, they might
 * map to an extent, in which case we need to partially zero them, or
 * they might map to a hole, in which case we need our allocation range
 * to cover them.
 */
 if (!IS_ALIGNED(offset, sectorsize)) {
  ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
           offset);
  if (ret < 0)
   goto out;
  if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
   alloc_start = round_down(offset, sectorsize);
   ret = 0;
  } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
   ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset,
         orig_start, orig_end);
   if (ret)
    goto out;
  } else {
   ret = 0;
  }
 }

 if (!IS_ALIGNED(offset + len, sectorsize)) {
  ret = btrfs_zero_range_check_range_boundary(BTRFS_I(inode),
           offset + len);
  if (ret < 0)
   goto out;
  if (ret == RANGE_BOUNDARY_HOLE) {
   alloc_end = round_up(offset + len, sectorsize);
   ret = 0;
  } else if (ret == RANGE_BOUNDARY_WRITTEN_EXTENT) {
   ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), offset + len - 1,
         orig_start, orig_end);
   if (ret)
    goto out;
  } else {
   ret = 0;
  }
 }

reserve_space:
 if (alloc_start < alloc_end) {
  struct extent_state *cached_state = NULL;
  const u64 lockstart = alloc_start;
  const u64 lockend = alloc_end - 1;

  bytes_to_reserve = alloc_end - alloc_start;
  ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
            bytes_to_reserve);
  if (ret < 0)
   goto out;
  space_reserved = true;
  btrfs_punch_hole_lock_range(inode, lockstart, lockend,
         &cached_state);
  ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode), &data_reserved,
      alloc_start, bytes_to_reserve);
  if (ret) {
   btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart,
         lockend, &cached_state);
   goto out;
  }
  ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode, alloc_start,
      alloc_end - alloc_start,
      fs_info->sectorsize,
      offset + len, &alloc_hint);
  btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, lockstart, lockend,
        &cached_state);
  /* btrfs_prealloc_file_range releases reserved space on error */
  if (ret) {
   space_reserved = false;
   goto out;
  }
 }
 ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, offset + len, mode);
 out:
 if (ret && space_reserved)
  btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode), data_reserved,
            alloc_start, bytes_to_reserve);
 extent_changeset_free(data_reserved);

 return ret;
}

static long btrfs_fallocate(struct file *file, int mode,
       loff_t offset, loff_t len)
{
 struct inode *inode = file_inode(file);
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
 struct falloc_range *range;
 struct falloc_range *tmp;
 LIST_HEAD(reserve_list);
 u64 cur_offset;
 u64 last_byte;
 u64 alloc_start;
 u64 alloc_end;
 u64 alloc_hint = 0;
 u64 locked_end;
 u64 actual_end = 0;
 u64 data_space_needed = 0;
 u64 data_space_reserved = 0;
 u64 qgroup_reserved = 0;
 struct extent_map *em;
 int blocksize = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->sectorsize;
 int ret;

 /* Do not allow fallocate in ZONED mode */
 if (btrfs_is_zoned(inode_to_fs_info(inode)))
  return -EOPNOTSUPP;

 alloc_start = round_down(offset, blocksize);
 alloc_end = round_up(offset + len, blocksize);
 cur_offset = alloc_start;

 /* Make sure we aren't being give some crap mode */
 if (mode & ~(FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
       FALLOC_FL_ZERO_RANGE))
  return -EOPNOTSUPP;

 if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE)
  return btrfs_punch_hole(file, offset, len);

 btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);

 if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) && offset + len > inode->i_size) {
  ret = inode_newsize_ok(inode, offset + len);
  if (ret)
   goto out;
 }

 ret = file_modified(file);
 if (ret)
  goto out;

 /*
 * TODO: Move these two operations after we have checked
 * accurate reserved space, or fallocate can still fail but
 * with page truncated or size expanded.
 *
 * But that's a minor problem and won't do much harm BTW.
 */
 if (alloc_start > inode->i_size) {
  ret = btrfs_cont_expand(BTRFS_I(inode), i_size_read(inode),
     alloc_start);
  if (ret)
   goto out;
 } else if (offset + len > inode->i_size) {
  /*
 * If we are fallocating from the end of the file onward we
 * need to zero out the end of the block if i_size lands in the
 * middle of a block.
 */
  ret = btrfs_truncate_block(BTRFS_I(inode), inode->i_size,
        inode->i_size, (u64)-1);
  if (ret)
   goto out;
 }

 /*
 * We have locked the inode at the VFS level (in exclusive mode) and we
 * have locked the i_mmap_lock lock (in exclusive mode). Now before
 * locking the file range, flush all dealloc in the range and wait for
 * all ordered extents in the range to complete. After this we can lock
 * the file range and, due to the previous locking we did, we know there
 * can't be more delalloc or ordered extents in the range.
 */
 ret = btrfs_wait_ordered_range(BTRFS_I(inode), alloc_start,
           alloc_end - alloc_start);
 if (ret)
  goto out;

 if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
  ret = btrfs_zero_range(inode, offset, len, mode);
  btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
  return ret;
 }

 locked_end = alloc_end - 1;
 btrfs_lock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
     &cached_state);

 btrfs_assert_inode_range_clean(BTRFS_I(inode), alloc_start, locked_end);

 /* First, check if we exceed the qgroup limit */
 while (cur_offset < alloc_end) {
  em = btrfs_get_extent(BTRFS_I(inode), NULL, cur_offset,
          alloc_end - cur_offset);
  if (IS_ERR(em)) {
   ret = PTR_ERR(em);
   break;
  }
  last_byte = min(btrfs_extent_map_end(em), alloc_end);
  actual_end = min_t(u64, btrfs_extent_map_end(em), offset + len);
  last_byte = ALIGN(last_byte, blocksize);
  if (em->disk_bytenr == EXTENT_MAP_HOLE ||
      (cur_offset >= inode->i_size &&
       !(em->flags & EXTENT_FLAG_PREALLOC))) {
   const u64 range_len = last_byte - cur_offset;

   ret = add_falloc_range(&reserve_list, cur_offset, range_len);
   if (ret < 0) {
    btrfs_free_extent_map(em);
    break;
   }
   ret = btrfs_qgroup_reserve_data(BTRFS_I(inode),
     &data_reserved, cur_offset, range_len);
   if (ret < 0) {
    btrfs_free_extent_map(em);
    break;
   }
   qgroup_reserved += range_len;
   data_space_needed += range_len;
  }
  btrfs_free_extent_map(em);
  cur_offset = last_byte;
 }

 if (!ret && data_space_needed > 0) {
  /*
 * We are safe to reserve space here as we can't have delalloc
 * in the range, see above.
 */
  ret = btrfs_alloc_data_chunk_ondemand(BTRFS_I(inode),
            data_space_needed);
  if (!ret)
   data_space_reserved = data_space_needed;
 }

 /*
 * If ret is still 0, means we're OK to fallocate.
 * Or just cleanup the list and exit.
 */
 list_for_each_entry_safe(range, tmp, &reserve_list, list) {
  if (!ret) {
   ret = btrfs_prealloc_file_range(inode, mode,
     range->start,
     range->len, blocksize,
     offset + len, &alloc_hint);
   /*
 * btrfs_prealloc_file_range() releases space even
 * if it returns an error.
 */
   data_space_reserved -= range->len;
   qgroup_reserved -= range->len;
  } else if (data_space_reserved > 0) {
   btrfs_free_reserved_data_space(BTRFS_I(inode),
            data_reserved, range->start,
            range->len);
   data_space_reserved -= range->len;
   qgroup_reserved -= range->len;
  } else if (qgroup_reserved > 0) {
   btrfs_qgroup_free_data(BTRFS_I(inode), data_reserved,
            range->start, range->len, NULL);
   qgroup_reserved -= range->len;
  }
  list_del(&range->list);
  kfree(range);
 }
 if (ret < 0)
  goto out_unlock;

 /*
 * We didn't need to allocate any more space, but we still extended the
 * size of the file so we need to update i_size and the inode item.
 */
 ret = btrfs_fallocate_update_isize(inode, actual_end, mode);
out_unlock:
 btrfs_unlock_extent(&BTRFS_I(inode)->io_tree, alloc_start, locked_end,
       &cached_state);
out:
 btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_MMAP);
 extent_changeset_free(data_reserved);
 return ret;
}

/*
 * Helper for btrfs_find_delalloc_in_range(). Find a subrange in a given range
 * that has unflushed and/or flushing delalloc. There might be other adjacent
 * subranges after the one it found, so btrfs_find_delalloc_in_range() keeps
 * looping while it gets adjacent subranges, and merging them together.
 */
static bool find_delalloc_subrange(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
       struct extent_state **cached_state,
       bool *search_io_tree,
       u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
{
 u64 len = end + 1 - start;
 u64 delalloc_len = 0;
 struct btrfs_ordered_extent *oe;
 u64 oe_start;
 u64 oe_end;

 /*
 * Search the io tree first for EXTENT_DELALLOC. If we find any, it
 * means we have delalloc (dirty pages) for which writeback has not
 * started yet.
 */
 if (*search_io_tree) {
  spin_lock(&inode->lock);
  if (inode->delalloc_bytes > 0) {
   spin_unlock(&inode->lock);
   *delalloc_start_ret = start;
   delalloc_len = btrfs_count_range_bits(&inode->io_tree,
             delalloc_start_ret, end,
             len, EXTENT_DELALLOC, 1,
             cached_state);
  } else {
   spin_unlock(&inode->lock);
  }
 }

 if (delalloc_len > 0) {
  /*
 * If delalloc was found then *delalloc_start_ret has a sector size
 * aligned value (rounded down).
 */
  *delalloc_end_ret = *delalloc_start_ret + delalloc_len - 1;

  if (*delalloc_start_ret == start) {
   /* Delalloc for the whole range, nothing more to do. */
   if (*delalloc_end_ret == end)
    return true;
   /* Else trim our search range for ordered extents. */
   start = *delalloc_end_ret + 1;
   len = end + 1 - start;
  }
 } else {
  /* No delalloc, future calls don't need to search again. */
  *search_io_tree = false;
 }

 /*
 * Now also check if there's any ordered extent in the range.
 * We do this because:
 *
 * 1) When delalloc is flushed, the file range is locked, we clear the
 *    EXTENT_DELALLOC bit from the io tree and create an extent map and
 *    an ordered extent for the write. So we might just have been called
 *    after delalloc is flushed and before the ordered extent completes
 *    and inserts the new file extent item in the subvolume's btree;
 *
 * 2) We may have an ordered extent created by flushing delalloc for a
 *    subrange that starts before the subrange we found marked with
 *    EXTENT_DELALLOC in the io tree.
 *
 * We could also use the extent map tree to find such delalloc that is
 * being flushed, but using the ordered extents tree is more efficient
 * because it's usually much smaller as ordered extents are removed from
 * the tree once they complete. With the extent maps, we mau have them
 * in the extent map tree for a very long time, and they were either
 * created by previous writes or loaded by read operations.
 */
 oe = btrfs_lookup_first_ordered_range(inode, start, len);
 if (!oe)
  return (delalloc_len > 0);

 /* The ordered extent may span beyond our search range. */
 oe_start = max(oe->file_offset, start);
 oe_end = min(oe->file_offset + oe->num_bytes - 1, end);

 btrfs_put_ordered_extent(oe);

 /* Don't have unflushed delalloc, return the ordered extent range. */
 if (delalloc_len == 0) {
  *delalloc_start_ret = oe_start;
  *delalloc_end_ret = oe_end;
  return true;
 }

 /*
 * We have both unflushed delalloc (io_tree) and an ordered extent.
 * If the ranges are adjacent returned a combined range, otherwise
 * return the leftmost range.
 */
 if (oe_start < *delalloc_start_ret) {
  if (oe_end < *delalloc_start_ret)
   *delalloc_end_ret = oe_end;
  *delalloc_start_ret = oe_start;
 } else if (*delalloc_end_ret + 1 == oe_start) {
  *delalloc_end_ret = oe_end;
 }

 return true;
}

/*
 * Check if there's delalloc in a given range.
 *
 * @inode:               The inode.
 * @start:               The start offset of the range. It does not need to be
 *                       sector size aligned.
 * @end:                 The end offset (inclusive value) of the search range.
 *                       It does not need to be sector size aligned.
 * @cached_state:        Extent state record used for speeding up delalloc
 *                       searches in the inode's io_tree. Can be NULL.
 * @delalloc_start_ret:  Output argument, set to the start offset of the
 *                       subrange found with delalloc (may not be sector size
 *                       aligned).
 * @delalloc_end_ret:    Output argument, set to he end offset (inclusive value)
 *                       of the subrange found with delalloc.
 *
 * Returns true if a subrange with delalloc is found within the given range, and
 * if so it sets @delalloc_start_ret and @delalloc_end_ret with the start and
 * end offsets of the subrange.
 */
bool btrfs_find_delalloc_in_range(struct btrfs_inode *inode, u64 start, u64 end,
      struct extent_state **cached_state,
      u64 *delalloc_start_ret, u64 *delalloc_end_ret)
{
 u64 cur_offset = round_down(start, inode->root->fs_info->sectorsize);
 u64 prev_delalloc_end = 0;
 bool search_io_tree = true;
 bool ret = false;

 while (cur_offset <= end) {
  u64 delalloc_start;
  u64 delalloc_end;
  bool delalloc;

  delalloc = find_delalloc_subrange(inode, cur_offset, end,
        cached_state, &search_io_tree,
        &delalloc_start,
        &delalloc_end);
  if (!delalloc)
   break;

  if (prev_delalloc_end == 0) {
   /* First subrange found. */
   *delalloc_start_ret = max(delalloc_start, start);
   *delalloc_end_ret = delalloc_end;
   ret = true;
  } else if (delalloc_start == prev_delalloc_end + 1) {
   /* Subrange adjacent to the previous one, merge them. */
   *delalloc_end_ret = delalloc_end;
  } else {
   /* Subrange not adjacent to the previous one, exit. */
   break;
  }

  prev_delalloc_end = delalloc_end;
  cur_offset = delalloc_end + 1;
  cond_resched();
 }

 return ret;
}

/*
 * Check if there's a hole or delalloc range in a range representing a hole (or
 * prealloc extent) found in the inode's subvolume btree.
 *
 * @inode:      The inode.
 * @whence:     Seek mode (SEEK_DATA or SEEK_HOLE).
 * @start:      Start offset of the hole region. It does not need to be sector
 *              size aligned.
 * @end:        End offset (inclusive value) of the hole region. It does not
 *              need to be sector size aligned.
 * @start_ret:  Return parameter, used to set the start of the subrange in the
 *              hole that matches the search criteria (seek mode), if such
 *              subrange is found (return value of the function is true).
 *              The value returned here may not be sector size aligned.
 *
 * Returns true if a subrange matching the given seek mode is found, and if one
 * is found, it updates @start_ret with the start of the subrange.
 */
static bool find_desired_extent_in_hole(struct btrfs_inode *inode, int whence,
     struct extent_state **cached_state,
     u64 start, u64 end, u64 *start_ret)
{
 u64 delalloc_start;
 u64 delalloc_end;
 bool delalloc;

 delalloc = btrfs_find_delalloc_in_range(inode, start, end, cached_state,
      &delalloc_start, &delalloc_end);
 if (delalloc && whence == SEEK_DATA) {
  *start_ret = delalloc_start;
  return true;
 }

 if (delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
  /*
 * We found delalloc but it starts after out start offset. So we
 * have a hole between our start offset and the delalloc start.
 */
  if (start < delalloc_start) {
   *start_ret = start;
   return true;
  }
  /*
 * Delalloc range starts at our start offset.
 * If the delalloc range's length is smaller than our range,
 * then it means we have a hole that starts where the delalloc
 * subrange ends.
 */
  if (delalloc_end < end) {
   *start_ret = delalloc_end + 1;
   return true;
  }

  /* There's delalloc for the whole range. */
  return false;
 }

 if (!delalloc && whence == SEEK_HOLE) {
  *start_ret = start;
  return true;
 }

 /*
 * No delalloc in the range and we are seeking for data. The caller has
 * to iterate to the next extent item in the subvolume btree.
 */
 return false;
}

static loff_t find_desired_extent(struct file *file, loff_t offset, int whence)
{
 struct btrfs_inode *inode = BTRFS_I(file->f_mapping->host);
 struct btrfs_file_private *private;
 struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 struct extent_state *cached_state = NULL;
 struct extent_state **delalloc_cached_state;
 const loff_t i_size = i_size_read(&inode->vfs_inode);
 const u64 ino = btrfs_ino(inode);
 struct btrfs_root *root = inode->root;
 struct btrfs_path *path;
 struct btrfs_key key;
 u64 last_extent_end;
 u64 lockstart;
 u64 lockend;
 u64 start;
 int ret;
 bool found = false;

 if (i_size == 0 || offset >= i_size)
  return -ENXIO;

 /*
 * Quick path. If the inode has no prealloc extents and its number of
 * bytes used matches its i_size, then it can not have holes.
 */
 if (whence == SEEK_HOLE &&
     !(inode->flags & BTRFS_INODE_PREALLOC) &&
     inode_get_bytes(&inode->vfs_inode) == i_size)
  return i_size;

 spin_lock(&inode->lock);
 private = file->private_data;
 spin_unlock(&inode->lock);

 if (private && private->owner_task != current) {
  /*
 * Not allocated by us, don't use it as its cached state is used
 * by the task that allocated it and we don't want neither to
 * mess with it nor get incorrect results because it reflects an
 * invalid state for the current task.
 */
  private = NULL;
 } else if (!private) {
  private = kzalloc(sizeof(*private), GFP_KERNEL);
  /*
 * No worries if memory allocation failed.
 * The private structure is used only for speeding up multiple
 * lseek SEEK_HOLE/DATA calls to a file when there's delalloc,
 * so everything will still be correct.
 */
  if (private) {
   bool free = false;

   private->owner_task = current;

   spin_lock(&inode->lock);
   if (file->private_data)
    free = true;
   else
    file->private_data = private;
   spin_unlock(&inode->lock);

   if (free) {
    kfree(private);
    private = NULL;
   }
  }
 }

 if (private)
  delalloc_cached_state = &private->llseek_cached_state;
 else
  delalloc_cached_state = NULL;

 /*
 * offset can be negative, in this case we start finding DATA/HOLE from
 * the very start of the file.
 */
 start = max_t(loff_t, 0, offset);

 lockstart = round_down(start, fs_info->sectorsize);
 lockend = round_up(i_size, fs_info->sectorsize);
 if (lockend <= lockstart)
  lockend = lockstart + fs_info->sectorsize;
 lockend--;

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

 key.objectid = ino;
 key.type = BTRFS_EXTENT_DATA_KEY;
 key.offset = start;

 last_extent_end = lockstart;

 btrfs_lock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);

 ret = btrfs_search_slot(NULL, root, &key, path, 0, 0);
 if (ret < 0) {
  goto out;
 } else if (ret > 0 && path->slots[0] > 0) {
  btrfs_item_key_to_cpu(path->nodes[0], &key, path->slots[0] - 1);
  if (key.objectid == ino && key.type == BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
   path->slots[0]--;
 }

 while (start < i_size) {
  struct extent_buffer *leaf = path->nodes[0];
  struct btrfs_file_extent_item *extent;
  u64 extent_end;
  u8 type;

  if (path->slots[0] >= btrfs_header_nritems(leaf)) {
   ret = btrfs_next_leaf(root, path);
   if (ret < 0)
    goto out;
   else if (ret > 0)
    break;

   leaf = path->nodes[0];
  }

  btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
  if (key.objectid != ino || key.type != BTRFS_EXTENT_DATA_KEY)
   break;

  extent_end = btrfs_file_extent_end(path);

  /*
 * In the first iteration we may have a slot that points to an
 * extent that ends before our start offset, so skip it.
 */
  if (extent_end <= start) {
   path->slots[0]++;
   continue;
  }

  /* We have an implicit hole, NO_HOLES feature is likely set. */
  if (last_extent_end < key.offset) {
   u64 search_start = last_extent_end;
   u64 found_start;

   /*
 * First iteration, @start matches @offset and it's
 * within the hole.
 */
   if (start == offset)
    search_start = offset;

   found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
           delalloc_cached_state,
           search_start,
           key.offset - 1,
           &found_start);
   if (found) {
    start = found_start;
    break;
   }
   /*
 * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
 * implicit hole range, so need to analyze the extent.
 */
  }

  extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0],
     struct btrfs_file_extent_item);
  type = btrfs_file_extent_type(leaf, extent);

  /*
 * Can't access the extent's disk_bytenr field if this is an
 * inline extent, since at that offset, it's where the extent
 * data starts.
 */
  if (type == BTRFS_FILE_EXTENT_PREALLOC ||
      (type == BTRFS_FILE_EXTENT_REG &&
       btrfs_file_extent_disk_bytenr(leaf, extent) == 0)) {
   /*
 * Explicit hole or prealloc extent, search for delalloc.
 * A prealloc extent is treated like a hole.
 */
   u64 search_start = key.offset;
   u64 found_start;

   /*
 * First iteration, @start matches @offset and it's
 * within the hole.
 */
   if (start == offset)
    search_start = offset;

   found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
           delalloc_cached_state,
           search_start,
           extent_end - 1,
           &found_start);
   if (found) {
    start = found_start;
    break;
   }
   /*
 * Didn't find data or a hole (due to delalloc) in the
 * implicit hole range, so need to analyze the next
 * extent item.
 */
  } else {
   /*
 * Found a regular or inline extent.
 * If we are seeking for data, adjust the start offset
 * and stop, we're done.
 */
   if (whence == SEEK_DATA) {
    start = max_t(u64, key.offset, offset);
    found = true;
    break;
   }
   /*
 * Else, we are seeking for a hole, check the next file
 * extent item.
 */
  }

  start = extent_end;
  last_extent_end = extent_end;
  path->slots[0]++;
  if (fatal_signal_pending(current)) {
   ret = -EINTR;
   goto out;
  }
  cond_resched();
 }

 /* We have an implicit hole from the last extent found up to i_size. */
 if (!found && start < i_size) {
  found = find_desired_extent_in_hole(inode, whence,
          delalloc_cached_state, start,
          i_size - 1, &start);
  if (!found)
   start = i_size;
 }

out:
 btrfs_unlock_extent(&inode->io_tree, lockstart, lockend, &cached_state);
 btrfs_free_path(path);

 if (ret < 0)
  return ret;

 if (whence == SEEK_DATA && start >= i_size)
  return -ENXIO;

 return min_t(loff_t, start, i_size);
}

static loff_t btrfs_file_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
{
 struct inode *inode = file->f_mapping->host;

 switch (whence) {
 default:
  return generic_file_llseek(file, offset, whence);
 case SEEK_DATA:
 case SEEK_HOLE:
  btrfs_inode_lock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
  offset = find_desired_extent(file, offset, whence);
  btrfs_inode_unlock(BTRFS_I(inode), BTRFS_ILOCK_SHARED);
  break;
 }

 if (offset < 0)
  return offset;

 return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
}

static int btrfs_file_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 int ret;

 filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_CAN_ODIRECT;

 ret = fsverity_file_open(inode, filp);
 if (ret)
  return ret;
 return generic_file_open(inode, filp);
}

static ssize_t btrfs_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
{
 ssize_t ret = 0;

 if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
  ret = btrfs_direct_read(iocb, to);
  if (ret < 0 || !iov_iter_count(to) ||
      iocb->ki_pos >= i_size_read(file_inode(iocb->ki_filp)))
   return ret;
 }

 return filemap_read(iocb, to, ret);
}

const struct file_operations btrfs_file_operations = {
 .llseek  = btrfs_file_llseek,
 .read_iter      = btrfs_file_read_iter,
 .splice_read = filemap_splice_read,
 .write_iter = btrfs_file_write_iter,
 .splice_write = iter_file_splice_write,
 .mmap_prepare = btrfs_file_mmap_prepare,
 .open  = btrfs_file_open,
 .release = btrfs_release_file,
 .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
 .fsync  = btrfs_sync_file,
 .fallocate = btrfs_fallocate,
 .unlocked_ioctl = btrfs_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
 .compat_ioctl = btrfs_compat_ioctl,
#endif
 .remap_file_range = btrfs_remap_file_range,
 .uring_cmd = btrfs_uring_cmd,
 .fop_flags = FOP_BUFFER_RASYNC | FOP_BUFFER_WASYNC,
};

int btrfs_fdatawrite_range(struct btrfs_inode *inode, loff_t start, loff_t end)
{
 struct address_space *mapping = inode->vfs_inode.i_mapping;
 int ret;

 /*
 * So with compression we will find and lock a dirty page and clear the
 * first one as dirty, setup an async extent, and immediately return
 * with the entire range locked but with nobody actually marked with
 * writeback.  So we can't just filemap_write_and_wait_range() and
 * expect it to work since it will just kick off a thread to do the
 * actual work.  So we need to call filemap_fdatawrite_range _again_
 * since it will wait on the page lock, which won't be unlocked until
 * after the pages have been marked as writeback and so we're good to go
 * from there.  We have to do this otherwise we'll miss the ordered
 * extents and that results in badness.  Please Josef, do not think you
 * know better and pull this out at some point in the future, it is
 * right and you are wrong.
 */
 ret = filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end);
 if (!ret && test_bit(BTRFS_INODE_HAS_ASYNC_EXTENT, &inode->runtime_flags))
  ret = filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end);

 return ret;
}