1c535fa67640da69def57f0e88f5c8d5e233c0bc
[cascardo/linux.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
726         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
727         ext4_grpblk_t i = 0;
728         ext4_grpblk_t first;
729         ext4_grpblk_t len;
730         unsigned free = 0;
731         unsigned fragments = 0;
732         unsigned long long period = get_cycles();
733
734         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
735          * of on-disk bitmap and preallocations */
736         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
737         grp->bb_first_free = i;
738         while (i < max) {
739                 fragments++;
740                 first = i;
741                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
742                 len = i - first;
743                 free += len;
744                 if (len > 1)
745                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
746                 else
747                         grp->bb_counters[0]++;
748                 if (i < max)
749                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
750         }
751         grp->bb_fragments = fragments;
752
753         if (free != grp->bb_free) {
754                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
755                                       "block bitmap and bg descriptor "
756                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
757                                       free, grp->bb_free);
758                 /*
759                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
760                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
761                  */
762                 grp->bb_free = free;
763                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
764                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
765                                            grp->bb_free);
766                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
767         }
768         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
769
770         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
771
772         period = get_cycles() - period;
773         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
774         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
776         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
777 }
778
779 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
780 {
781         int count;
782         int order = 1;
783         void *buddy;
784
785         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
786                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
787         }
788         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
789         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
790                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
791                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
792
793         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
794                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
795 }
796
797 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
798  * for convenience. The information regarding each group
799  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
800  * block bitmap and buddy information. The information are
801  * stored in the inode as
802  *
803  * {                        page                        }
804  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
805  *
806  *
807  * one block each for bitmap and buddy information.
808  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
809  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
810  * So it can have information regarding groups_per_page which
811  * is blocks_per_page/2
812  *
813  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
814  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
815  */
816
817 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
818 {
819         ext4_group_t ngroups;
820         int blocksize;
821         int blocks_per_page;
822         int groups_per_page;
823         int err = 0;
824         int i;
825         ext4_group_t first_group, group;
826         int first_block;
827         struct super_block *sb;
828         struct buffer_head *bhs;
829         struct buffer_head **bh = NULL;
830         struct inode *inode;
831         char *data;
832         char *bitmap;
833         struct ext4_group_info *grinfo;
834
835         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
836
837         inode = page->mapping->host;
838         sb = inode->i_sb;
839         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
840         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
841         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
842
843         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
844         if (groups_per_page == 0)
845                 groups_per_page = 1;
846
847         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
848         if (groups_per_page > 1) {
849                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
850                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
851                 if (bh == NULL) {
852                         err = -ENOMEM;
853                         goto out;
854                 }
855         } else
856                 bh = &bhs;
857
858         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
859
860         /* read all groups the page covers into the cache */
861         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
862                 if (group >= ngroups)
863                         break;
864
865                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
866                 /*
867                  * If page is uptodate then we came here after online resize
868                  * which added some new uninitialized group info structs, so
869                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
870                  * which may be currently in use by an allocating task.
871                  */
872                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
873                         bh[i] = NULL;
874                         continue;
875                 }
876                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
877                         err = -ENOMEM;
878                         goto out;
879                 }
880                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
881         }
882
883         /* wait for I/O completion */
884         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
885                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]))
886                         err = -EIO;
887         }
888
889         first_block = page->index * blocks_per_page;
890         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
891                 group = (first_block + i) >> 1;
892                 if (group >= ngroups)
893                         break;
894
895                 if (!bh[group - first_group])
896                         /* skip initialized uptodate buddy */
897                         continue;
898
899                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
900                         /* Skip faulty bitmaps */
901                         continue;
902                 err = 0;
903
904                 /*
905                  * data carry information regarding this
906                  * particular group in the format specified
907                  * above
908                  *
909                  */
910                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
911                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
912
913                 /*
914                  * We place the buddy block and bitmap block
915                  * close together
916                  */
917                 if ((first_block + i) & 1) {
918                         /* this is block of buddy */
919                         BUG_ON(incore == NULL);
920                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
921                                 group, page->index, i * blocksize);
922                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
923                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
924                         grinfo->bb_fragments = 0;
925                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
926                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
927                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
928                         /*
929                          * incore got set to the group block bitmap below
930                          */
931                         ext4_lock_group(sb, group);
932                         /* init the buddy */
933                         memset(data, 0xff, blocksize);
934                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
935                         ext4_unlock_group(sb, group);
936                         incore = NULL;
937                 } else {
938                         /* this is block of bitmap */
939                         BUG_ON(incore != NULL);
940                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
941                                 group, page->index, i * blocksize);
942                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
943
944                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
945                         ext4_lock_group(sb, group);
946                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
947
948                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
949                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
950                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
951                         ext4_unlock_group(sb, group);
952
953                         /* set incore so that the buddy information can be
954                          * generated using this
955                          */
956                         incore = data;
957                 }
958         }
959         SetPageUptodate(page);
960
961 out:
962         if (bh) {
963                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
964                         brelse(bh[i]);
965                 if (bh != &bhs)
966                         kfree(bh);
967         }
968         return err;
969 }
970
971 /*
972  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
973  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
974  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
975  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
976  */
977 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
978                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
979 {
980         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
981         int block, pnum, poff;
982         int blocks_per_page;
983         struct page *page;
984
985         e4b->bd_buddy_page = NULL;
986         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
987
988         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
989         /*
990          * the buddy cache inode stores the block bitmap
991          * and buddy information in consecutive blocks.
992          * So for each group we need two blocks.
993          */
994         block = group * 2;
995         pnum = block / blocks_per_page;
996         poff = block % blocks_per_page;
997         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
998         if (!page)
999                 return -ENOMEM;
1000         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1001         e4b->bd_bitmap_page = page;
1002         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1003
1004         if (blocks_per_page >= 2) {
1005                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1006                 return 0;
1007         }
1008
1009         block++;
1010         pnum = block / blocks_per_page;
1011         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1012         if (!page)
1013                 return -ENOMEM;
1014         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1015         e4b->bd_buddy_page = page;
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1020 {
1021         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1022                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1023                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1024         }
1025         if (e4b->bd_buddy_page) {
1026                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1027                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1028         }
1029 }
1030
1031 /*
1032  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1033  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1034  * calling this routine!
1035  */
1036 static noinline_for_stack
1037 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1038 {
1039
1040         struct ext4_group_info *this_grp;
1041         struct ext4_buddy e4b;
1042         struct page *page;
1043         int ret = 0;
1044
1045         might_sleep();
1046         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1047         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1048         /*
1049          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1050          * page which map to the group from which we are already
1051          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1052          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1053          * would have pinned buddy page to page cache.
1054          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1055          * page accessed.
1056          */
1057         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1058         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1059                 /*
1060                  * somebody initialized the group
1061                  * return without doing anything
1062                  */
1063                 goto err;
1064         }
1065
1066         page = e4b.bd_bitmap_page;
1067         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1068         if (ret)
1069                 goto err;
1070         if (!PageUptodate(page)) {
1071                 ret = -EIO;
1072                 goto err;
1073         }
1074
1075         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1076                 /*
1077                  * If both the bitmap and buddy are in
1078                  * the same page we don't need to force
1079                  * init the buddy
1080                  */
1081                 ret = 0;
1082                 goto err;
1083         }
1084         /* init buddy cache */
1085         page = e4b.bd_buddy_page;
1086         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1087         if (ret)
1088                 goto err;
1089         if (!PageUptodate(page)) {
1090                 ret = -EIO;
1091                 goto err;
1092         }
1093 err:
1094         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1095         return ret;
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1100  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1101  * calling this routine!
1102  */
1103 static noinline_for_stack int
1104 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1105                                         struct ext4_buddy *e4b)
1106 {
1107         int blocks_per_page;
1108         int block;
1109         int pnum;
1110         int poff;
1111         struct page *page;
1112         int ret;
1113         struct ext4_group_info *grp;
1114         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1115         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1116
1117         might_sleep();
1118         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1119
1120         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1121         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1122
1123         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1124         e4b->bd_info = grp;
1125         e4b->bd_sb = sb;
1126         e4b->bd_group = group;
1127         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1128         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1129
1130         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1131                 /*
1132                  * we need full data about the group
1133                  * to make a good selection
1134                  */
1135                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1136                 if (ret)
1137                         return ret;
1138         }
1139
1140         /*
1141          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1142          * and buddy information in consecutive blocks.
1143          * So for each group we need two blocks.
1144          */
1145         block = group * 2;
1146         pnum = block / blocks_per_page;
1147         poff = block % blocks_per_page;
1148
1149         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1150          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1151         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1152         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1153                 if (page)
1154                         /*
1155                          * drop the page reference and try
1156                          * to get the page with lock. If we
1157                          * are not uptodate that implies
1158                          * somebody just created the page but
1159                          * is yet to initialize the same. So
1160                          * wait for it to initialize.
1161                          */
1162                         page_cache_release(page);
1163                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1164                 if (page) {
1165                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1166                         if (!PageUptodate(page)) {
1167                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1168                                 if (ret) {
1169                                         unlock_page(page);
1170                                         goto err;
1171                                 }
1172                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1173                                                (poff * sb->s_blocksize));
1174                         }
1175                         unlock_page(page);
1176                 }
1177         }
1178         if (page == NULL) {
1179                 ret = -ENOMEM;
1180                 goto err;
1181         }
1182         if (!PageUptodate(page)) {
1183                 ret = -EIO;
1184                 goto err;
1185         }
1186
1187         /* Pages marked accessed already */
1188         e4b->bd_bitmap_page = page;
1189         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1190
1191         block++;
1192         pnum = block / blocks_per_page;
1193         poff = block % blocks_per_page;
1194
1195         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1196         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1197                 if (page)
1198                         page_cache_release(page);
1199                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1200                 if (page) {
1201                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1202                         if (!PageUptodate(page)) {
1203                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1204                                 if (ret) {
1205                                         unlock_page(page);
1206                                         goto err;
1207                                 }
1208                         }
1209                         unlock_page(page);
1210                 }
1211         }
1212         if (page == NULL) {
1213                 ret = -ENOMEM;
1214                 goto err;
1215         }
1216         if (!PageUptodate(page)) {
1217                 ret = -EIO;
1218                 goto err;
1219         }
1220
1221         /* Pages marked accessed already */
1222         e4b->bd_buddy_page = page;
1223         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1224
1225         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1226         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1227
1228         return 0;
1229
1230 err:
1231         if (page)
1232                 page_cache_release(page);
1233         if (e4b->bd_bitmap_page)
1234                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1235         if (e4b->bd_buddy_page)
1236                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1237         e4b->bd_buddy = NULL;
1238         e4b->bd_bitmap = NULL;
1239         return ret;
1240 }
1241
1242 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1243 {
1244         if (e4b->bd_bitmap_page)
1245                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1246         if (e4b->bd_buddy_page)
1247                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1248 }
1249
1250
1251 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1252 {
1253         int order = 1;
1254         void *bb;
1255
1256         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1257         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1258
1259         bb = e4b->bd_buddy;
1260         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1261                 block = block >> 1;
1262                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1263                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1264                         return order;
1265                 }
1266                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1267                 order++;
1268         }
1269         return 0;
1270 }
1271
1272 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1273 {
1274         __u32 *addr;
1275
1276         len = cur + len;
1277         while (cur < len) {
1278                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1279                         /* fast path: clear whole word at once */
1280                         addr = bm + (cur >> 3);
1281                         *addr = 0;
1282                         cur += 32;
1283                         continue;
1284                 }
1285                 mb_clear_bit(cur, bm);
1286                 cur++;
1287         }
1288 }
1289
1290 /* clear bits in given range
1291  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1292  */
1293 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1294 {
1295         __u32 *addr;
1296         int zero_bit = -1;
1297
1298         len = cur + len;
1299         while (cur < len) {
1300                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1301                         /* fast path: clear whole word at once */
1302                         addr = bm + (cur >> 3);
1303                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1304                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1305                         *addr = 0;
1306                         cur += 32;
1307                         continue;
1308                 }
1309                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1310                         zero_bit = cur;
1311                 cur++;
1312         }
1313
1314         return zero_bit;
1315 }
1316
1317 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1318 {
1319         __u32 *addr;
1320
1321         len = cur + len;
1322         while (cur < len) {
1323                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1324                         /* fast path: set whole word at once */
1325                         addr = bm + (cur >> 3);
1326                         *addr = 0xffffffff;
1327                         cur += 32;
1328                         continue;
1329                 }
1330                 mb_set_bit(cur, bm);
1331                 cur++;
1332         }
1333 }
1334
1335 /*
1336  * _________________________________________________________________ */
1337
1338 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1339 {
1340         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1341                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1342                 (*bit) -= side;
1343                 return 1;
1344         }
1345         else {
1346                 (*bit) += side;
1347                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1348                 return -1;
1349         }
1350 }
1351
1352 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1353 {
1354         int max;
1355         int order = 1;
1356         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1357
1358         while (buddy) {
1359                 void *buddy2;
1360
1361                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1362                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1363                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1364                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1365                  * align with upper layer and then go up.
1366                  * Releasing entire group is all about clearing
1367                  * single bit of highest order buddy.
1368                  */
1369
1370                 /* Example:
1371                  * ---------------------------------
1372                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1373                  * ---------------------------------
1374                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1375                  * ---------------------------------
1376                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1377                  *      \_____________________/
1378                  *
1379                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1380                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1381                  * decrease bb_counters and extend range to
1382                  * [0; 6]
1383                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1384                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1385                  * [0; 5].
1386                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1387                  */
1388
1389
1390                 if (first & 1)
1391                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1392                 if (!(last & 1))
1393                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1394                 if (first > last)
1395                         break;
1396                 order++;
1397
1398                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1399                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1400                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1401                         break;
1402                 }
1403                 first >>= 1;
1404                 last >>= 1;
1405                 buddy = buddy2;
1406         }
1407 }
1408
1409 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1410                            int first, int count)
1411 {
1412         int left_is_free = 0;
1413         int right_is_free = 0;
1414         int block;
1415         int last = first + count - 1;
1416         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1417
1418         if (WARN_ON(count == 0))
1419                 return;
1420         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1421         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1422         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1423         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1424                 return;
1425
1426         mb_check_buddy(e4b);
1427         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1428
1429         e4b->bd_info->bb_free += count;
1430         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1431                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1432
1433         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1434          * clear range and then check right neighbour
1435          */
1436         if (first != 0)
1437                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1438         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1439         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1440                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1441
1442         if (unlikely(block != -1)) {
1443                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1444                 ext4_fsblk_t blocknr;
1445
1446                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1447                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1448                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1449                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1450                                       blocknr,
1451                                       "freeing already freed block "
1452                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1453                                       block);
1454                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1455                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1456                                            e4b->bd_info->bb_free);
1457                 /* Mark the block group as corrupt. */
1458                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1459                         &e4b->bd_info->bb_state);
1460                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1461                 goto done;
1462         }
1463
1464         /* let's maintain fragments counter */
1465         if (left_is_free && right_is_free)
1466                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1467         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1468                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1469
1470         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1471          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1472          * zero order checks.
1473          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1474          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1475          */
1476         if (first & 1) {
1477                 first += !left_is_free;
1478                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1479         }
1480         if (!(last & 1)) {
1481                 last -= !right_is_free;
1482                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1483         }
1484
1485         if (first <= last)
1486                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1487
1488 done:
1489         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1490         mb_check_buddy(e4b);
1491 }
1492
1493 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1494                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1495 {
1496         int next = block;
1497         int max, order;
1498         void *buddy;
1499
1500         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1501         BUG_ON(ex == NULL);
1502
1503         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1504         BUG_ON(buddy == NULL);
1505         BUG_ON(block >= max);
1506         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1507                 ex->fe_len = 0;
1508                 ex->fe_start = 0;
1509                 ex->fe_group = 0;
1510                 return 0;
1511         }
1512
1513         /* find actual order */
1514         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1515         block = block >> order;
1516
1517         ex->fe_len = 1 << order;
1518         ex->fe_start = block << order;
1519         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1520
1521         /* calc difference from given start */
1522         next = next - ex->fe_start;
1523         ex->fe_len -= next;
1524         ex->fe_start += next;
1525
1526         while (needed > ex->fe_len &&
1527                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1528
1529                 if (block + 1 >= max)
1530                         break;
1531
1532                 next = (block + 1) * (1 << order);
1533                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1534                         break;
1535
1536                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1537
1538                 block = next >> order;
1539                 ex->fe_len += 1 << order;
1540         }
1541
1542         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1543         return ex->fe_len;
1544 }
1545
1546 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1547 {
1548         int ord;
1549         int mlen = 0;
1550         int max = 0;
1551         int cur;
1552         int start = ex->fe_start;
1553         int len = ex->fe_len;
1554         unsigned ret = 0;
1555         int len0 = len;
1556         void *buddy;
1557
1558         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1559         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1560         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1561         mb_check_buddy(e4b);
1562         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1563
1564         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1565         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1566                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1567
1568         /* let's maintain fragments counter */
1569         if (start != 0)
1570                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1571         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1572                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1573         if (mlen && max)
1574                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1575         else if (!mlen && !max)
1576                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1577
1578         /* let's maintain buddy itself */
1579         while (len) {
1580                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1581
1582                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1583                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1584                         mlen = 1 << ord;
1585                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1586                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1587                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1588                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1589                         start += mlen;
1590                         len -= mlen;
1591                         BUG_ON(len < 0);
1592                         continue;
1593                 }
1594
1595                 /* store for history */
1596                 if (ret == 0)
1597                         ret = len | (ord << 16);
1598
1599                 /* we have to split large buddy */
1600                 BUG_ON(ord <= 0);
1601                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1602                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1603                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1604
1605                 ord--;
1606                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1607                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1608                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1609                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1610                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1611                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1612         }
1613         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1614
1615         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1616         mb_check_buddy(e4b);
1617
1618         return ret;
1619 }
1620
1621 /*
1622  * Must be called under group lock!
1623  */
1624 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1625                                         struct ext4_buddy *e4b)
1626 {
1627         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1628         int ret;
1629
1630         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1631         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1632
1633         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1634         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1635         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1636
1637         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1638          * allocated blocks for history */
1639         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1640
1641         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1642         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1643         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1644
1645         /*
1646          * take the page reference. We want the page to be pinned
1647          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1648          * group until we update the bitmap. That would mean we
1649          * double allocate blocks. The reference is dropped
1650          * in ext4_mb_release_context
1651          */
1652         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1653         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1654         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1655         get_page(ac->ac_buddy_page);
1656         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1657         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1658                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1659                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1660                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1661                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1662         }
1663 }
1664
1665 /*
1666  * regular allocator, for general purposes allocation
1667  */
1668
1669 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1670                                         struct ext4_buddy *e4b,
1671                                         int finish_group)
1672 {
1673         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1674         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1675         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1676         struct ext4_free_extent ex;
1677         int max;
1678
1679         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1680                 return;
1681         /*
1682          * We don't want to scan for a whole year
1683          */
1684         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1685                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1686                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1687                 return;
1688         }
1689
1690         /*
1691          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1692          */
1693         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1694                 return;
1695
1696         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1697                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1698                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1699                  * when it was found (within this lock-unlock
1700                  * period or not) */
1701                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1702                 if (max >= gex->fe_len) {
1703                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1704                         return;
1705                 }
1706         }
1707 }
1708
1709 /*
1710  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1711  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1712  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1713  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1714  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1715  * mballoc can't find good enough extent.
1716  *
1717  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1718  */
1719 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1720                                         struct ext4_free_extent *ex,
1721                                         struct ext4_buddy *e4b)
1722 {
1723         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1724         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1725
1726         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1727         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1728         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1729         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1730
1731         ac->ac_found++;
1732
1733         /*
1734          * The special case - take what you catch first
1735          */
1736         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1737                 *bex = *ex;
1738                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1739                 return;
1740         }
1741
1742         /*
1743          * Let's check whether the chuck is good enough
1744          */
1745         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1746                 *bex = *ex;
1747                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1748                 return;
1749         }
1750
1751         /*
1752          * If this is first found extent, just store it in the context
1753          */
1754         if (bex->fe_len == 0) {
1755                 *bex = *ex;
1756                 return;
1757         }
1758
1759         /*
1760          * If new found extent is better, store it in the context
1761          */
1762         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1763                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1764                  * larger than previous best one is better */
1765                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1766                         *bex = *ex;
1767         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1768                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1769                  * an extent that still satisfy the request, but is
1770                  * smaller than previous one */
1771                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1772                         *bex = *ex;
1773         }
1774
1775         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1776 }
1777
1778 static noinline_for_stack
1779 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1780                                         struct ext4_buddy *e4b)
1781 {
1782         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1783         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1784         int max;
1785         int err;
1786
1787         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1788         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1789         if (err)
1790                 return err;
1791
1792         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1793         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1794
1795         if (max > 0) {
1796                 ac->ac_b_ex = ex;
1797                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1798         }
1799
1800         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1801         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1802
1803         return 0;
1804 }
1805
1806 static noinline_for_stack
1807 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1808                                 struct ext4_buddy *e4b)
1809 {
1810         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1811         int max;
1812         int err;
1813         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1814         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1815         struct ext4_free_extent ex;
1816
1817         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1818                 return 0;
1819         if (grp->bb_free == 0)
1820                 return 0;
1821
1822         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1823         if (err)
1824                 return err;
1825
1826         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1827                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1828                 return 0;
1829         }
1830
1831         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1832         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1833                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1834         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1835
1836         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1837                 ext4_fsblk_t start;
1838
1839                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1840                         ex.fe_start;
1841                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1842                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1843                         ac->ac_found++;
1844                         ac->ac_b_ex = ex;
1845                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1846                 }
1847         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1848                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1849                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1850                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1851                 ac->ac_found++;
1852                 ac->ac_b_ex = ex;
1853                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1854         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1855                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1856                  * number of blocks to an existing extent */
1857                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1858                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1859                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1860                 ac->ac_found++;
1861                 ac->ac_b_ex = ex;
1862                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1863         }
1864         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1865         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1866
1867         return 0;
1868 }
1869
1870 /*
1871  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1872  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1873  */
1874 static noinline_for_stack
1875 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1876                                         struct ext4_buddy *e4b)
1877 {
1878         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1879         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1880         void *buddy;
1881         int i;
1882         int k;
1883         int max;
1884
1885         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1886         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1887                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1888                         continue;
1889
1890                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1891                 BUG_ON(buddy == NULL);
1892
1893                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1894                 BUG_ON(k >= max);
1895
1896                 ac->ac_found++;
1897
1898                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1899                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1900                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1901
1902                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1903
1904                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1905
1906                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1907                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1908
1909                 break;
1910         }
1911 }
1912
1913 /*
1914  * The routine scans the group and measures all found extents.
1915  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1916  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1917  */
1918 static noinline_for_stack
1919 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1920                                         struct ext4_buddy *e4b)
1921 {
1922         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1923         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1924         struct ext4_free_extent ex;
1925         int i;
1926         int free;
1927
1928         free = e4b->bd_info->bb_free;
1929         BUG_ON(free <= 0);
1930
1931         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1932
1933         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1934                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1935                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1936                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1937                         /*
1938                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1939                          * free blocks even though group info says we
1940                          * we have free blocks
1941                          */
1942                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1943                                         "%d free clusters as per "
1944                                         "group info. But bitmap says 0",
1945                                         free);
1946                         break;
1947                 }
1948
1949                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1950                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1951                 if (free < ex.fe_len) {
1952                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1953                                         "%d free clusters as per "
1954                                         "group info. But got %d blocks",
1955                                         free, ex.fe_len);
1956                         /*
1957                          * The number of free blocks differs. This mostly
1958                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1959                          * without claiming the space.
1960                          */
1961                         break;
1962                 }
1963                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1964                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1965
1966                 i += ex.fe_len;
1967                 free -= ex.fe_len;
1968         }
1969
1970         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1971 }
1972
1973 /*
1974  * This is a special case for storages like raid5
1975  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1976  */
1977 static noinline_for_stack
1978 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1979                                  struct ext4_buddy *e4b)
1980 {
1981         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1982         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1983         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1984         struct ext4_free_extent ex;
1985         ext4_fsblk_t first_group_block;
1986         ext4_fsblk_t a;
1987         ext4_grpblk_t i;
1988         int max;
1989
1990         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1991
1992         /* find first stripe-aligned block in group */
1993         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1994
1995         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1996         do_div(a, sbi->s_stripe);
1997         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1998
1999         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2000                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2001                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2002                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2003                                 ac->ac_found++;
2004                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2005                                 ac->ac_b_ex = ex;
2006                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2007                                 break;
2008                         }
2009                 }
2010                 i += sbi->s_stripe;
2011         }
2012 }
2013
2014 /*
2015  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2016  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2017  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2018  * error code when something goes wrong.
2019  */
2020 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2021                                 ext4_group_t group, int cr)
2022 {
2023         unsigned free, fragments;
2024         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2025         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2026
2027         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2028
2029         free = grp->bb_free;
2030         if (free == 0)
2031                 return 0;
2032         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2033                 return 0;
2034
2035         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2036                 return 0;
2037
2038         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2039         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2040                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2041                 if (ret)
2042                         return ret;
2043         }
2044
2045         fragments = grp->bb_fragments;
2046         if (fragments == 0)
2047                 return 0;
2048
2049         switch (cr) {
2050         case 0:
2051                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2052
2053                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2054                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2055                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2056                     ((group % flex_size) == 0))
2057                         return 0;
2058
2059                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2060                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2061                         return 1;
2062
2063                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2064                         return 0;
2065
2066                 return 1;
2067         case 1:
2068                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2069                         return 1;
2070                 break;
2071         case 2:
2072                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2073                         return 1;
2074                 break;
2075         case 3:
2076                 return 1;
2077         default:
2078                 BUG();
2079         }
2080
2081         return 0;
2082 }
2083
2084 static noinline_for_stack int
2085 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2086 {
2087         ext4_group_t ngroups, group, i;
2088         int cr;
2089         int err = 0, first_err = 0;
2090         struct ext4_sb_info *sbi;
2091         struct super_block *sb;
2092         struct ext4_buddy e4b;
2093
2094         sb = ac->ac_sb;
2095         sbi = EXT4_SB(sb);
2096         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2097         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2098         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2099                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2100
2101         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2102
2103         /* first, try the goal */
2104         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2105         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2106                 goto out;
2107
2108         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2109                 goto out;
2110
2111         /*
2112          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2113          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2114          * try exact allocation using buddy.
2115          */
2116         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2117         ac->ac_2order = 0;
2118         /*
2119          * We search using buddy data only if the order of the request
2120          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2121          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2122          */
2123         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2124                 /*
2125                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2126                  */
2127                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2128                         ac->ac_2order = i - 1;
2129         }
2130
2131         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2132         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2133                 /* TBD: may be hot point */
2134                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2135                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2136                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2137                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2138         }
2139
2140         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2141         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2142         /*
2143          * cr == 0 try to get exact allocation,
2144          * cr == 3  try to get anything
2145          */
2146 repeat:
2147         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2148                 ac->ac_criteria = cr;
2149                 /*
2150                  * searching for the right group start
2151                  * from the goal value specified
2152                  */
2153                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2154
2155                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2156                         int ret = 0;
2157                         cond_resched();
2158                         /*
2159                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2160                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2161                          */
2162                         if (group >= ngroups)
2163                                 group = 0;
2164
2165                         /* This now checks without needing the buddy page */
2166                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2167                         if (ret <= 0) {
2168                                 if (!first_err)
2169                                         first_err = ret;
2170                                 continue;
2171                         }
2172
2173                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2174                         if (err)
2175                                 goto out;
2176
2177                         ext4_lock_group(sb, group);
2178
2179                         /*
2180                          * We need to check again after locking the
2181                          * block group
2182                          */
2183                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2184                         if (ret <= 0) {
2185                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2186                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2187                                 if (!first_err)
2188                                         first_err = ret;
2189                                 continue;
2190                         }
2191
2192                         ac->ac_groups_scanned++;
2193                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2194                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2195                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2196                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2197                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2198                         else
2199                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2200
2201                         ext4_unlock_group(sb, group);
2202                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2203
2204                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2205                                 break;
2206                 }
2207         }
2208
2209         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2210             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2211                 /*
2212                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2213                  * the best chunk we've found so far
2214                  */
2215
2216                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2217                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2218                         /*
2219                          * Someone more lucky has already allocated it.
2220                          * The only thing we can do is just take first
2221                          * found block(s)
2222                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2223                          */
2224                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2225                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2226                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2227                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2228                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2229                         cr = 3;
2230                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2231                         goto repeat;
2232                 }
2233         }
2234 out:
2235         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2236                 err = first_err;
2237         return err;
2238 }
2239
2240 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2241 {
2242         struct super_block *sb = seq->private;
2243         ext4_group_t group;
2244
2245         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2246                 return NULL;
2247         group = *pos + 1;
2248         return (void *) ((unsigned long) group);
2249 }
2250
2251 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2252 {
2253         struct super_block *sb = seq->private;
2254         ext4_group_t group;
2255
2256         ++*pos;
2257         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2258                 return NULL;
2259         group = *pos + 1;
2260         return (void *) ((unsigned long) group);
2261 }
2262
2263 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2264 {
2265         struct super_block *sb = seq->private;
2266         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2267         int i;
2268         int err, buddy_loaded = 0;
2269         struct ext4_buddy e4b;
2270         struct ext4_group_info *grinfo;
2271         struct sg {
2272                 struct ext4_group_info info;
2273                 ext4_grpblk_t counters[16];
2274         } sg;
2275
2276         group--;
2277         if (group == 0)
2278                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2279                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2280                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]");
2281
2282         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2283                 sizeof(struct ext4_group_info);
2284         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2285         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2286         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2287                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2288                 if (err) {
2289                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2290                         return 0;
2291                 }
2292                 buddy_loaded = 1;
2293         }
2294
2295         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2296
2297         if (buddy_loaded)
2298                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2299
2300         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2301                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2302         for (i = 0; i <= 13; i++)
2303                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2304                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2305         seq_printf(seq, " ]\n");
2306
2307         return 0;
2308 }
2309
2310 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2311 {
2312 }
2313
2314 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2315         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2316         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2317         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2318         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2319 };
2320
2321 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2322 {
2323         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2324         int rc;
2325
2326         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2327         if (rc == 0) {
2328                 struct seq_file *m = file->private_data;
2329                 m->private = sb;
2330         }
2331         return rc;
2332
2333 }
2334
2335 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2336         .owner          = THIS_MODULE,
2337         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2338         .read           = seq_read,
2339         .llseek         = seq_lseek,
2340         .release        = seq_release,
2341 };
2342
2343 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2344 {
2345         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2346         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2347
2348         BUG_ON(!cachep);
2349         return cachep;
2350 }
2351
2352 /*
2353  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2354  * of groups
2355  */
2356 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2357 {
2358         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2359         unsigned size;
2360         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2361
2362         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2363                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2364         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2365                 return 0;
2366
2367         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2368         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2369         if (!new_groupinfo) {
2370                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2371                 return -ENOMEM;
2372         }
2373         if (sbi->s_group_info) {
2374                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2375                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2376                 kvfree(sbi->s_group_info);
2377         }
2378         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2379         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2380         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2381                    sbi->s_group_info_size);
2382         return 0;
2383 }
2384
2385 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2386 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2387                           struct ext4_group_desc *desc)
2388 {
2389         int i;
2390         int metalen = 0;
2391         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2392         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2393         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2394
2395         /*
2396          * First check if this group is the first of a reserved block.
2397          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2398          * to ext4_group_info structures
2399          */
2400         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2401                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2402                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2403                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2404                 if (meta_group_info == NULL) {
2405                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2406                                  "for a buddy group");
2407                         goto exit_meta_group_info;
2408                 }
2409                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2410                         meta_group_info;
2411         }
2412
2413         meta_group_info =
2414                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2415         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2416
2417         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2418         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2419                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2420                 goto exit_group_info;
2421         }
2422         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2423                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2424
2425         /*
2426          * initialize bb_free to be able to skip
2427          * empty groups without initialization
2428          */
2429         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2430                 meta_group_info[i]->bb_free =
2431                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2432         } else {
2433                 meta_group_info[i]->bb_free =
2434                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2435         }
2436
2437         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2438         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2439         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2440         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2441
2442 #ifdef DOUBLE_CHECK
2443         {
2444                 struct buffer_head *bh;
2445                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2446                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2447                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2448                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2449                 BUG_ON(bh == NULL);
2450                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2451                         sb->s_blocksize);
2452                 put_bh(bh);
2453         }
2454 #endif
2455
2456         return 0;
2457
2458 exit_group_info:
2459         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2460         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2461                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2462                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2463         }
2464 exit_meta_group_info:
2465         return -ENOMEM;
2466 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2467
2468 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2469 {
2470         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2471         ext4_group_t i;
2472         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2473         int err;
2474         struct ext4_group_desc *desc;
2475         struct kmem_cache *cachep;
2476
2477         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2478         if (err)
2479                 return err;
2480
2481         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2482         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2483                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2484                 goto err_freesgi;
2485         }
2486         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2487          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2488          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2489          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2490         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2491         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2492         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2493                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2494                 if (desc == NULL) {
2495                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2496                         goto err_freebuddy;
2497                 }
2498                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2499                         goto err_freebuddy;
2500         }
2501
2502         return 0;
2503
2504 err_freebuddy:
2505         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2506         while (i-- > 0)
2507                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2508         i = sbi->s_group_info_size;
2509         while (i-- > 0)
2510                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2511         iput(sbi->s_buddy_cache);
2512 err_freesgi:
2513         kvfree(sbi->s_group_info);
2514         return -ENOMEM;
2515 }
2516
2517 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2518 {
2519         int i;
2520
2521         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2522                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2523                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2524                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2525         }
2526 }
2527
2528 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2529 {
2530         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2531         int slab_size;
2532         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2533         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2534         struct kmem_cache *cachep;
2535
2536         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2537                 return -EINVAL;
2538
2539         if (unlikely(cache_index < 0))
2540                 cache_index = 0;
2541
2542         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2543         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2544                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2545                 return 0;       /* Already created */
2546         }
2547
2548         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2549                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2550
2551         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2552                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2553                                         NULL);
2554
2555         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2556
2557         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2558         if (!cachep) {
2559                 printk(KERN_EMERG
2560                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2561                 return -ENOMEM;
2562         }
2563
2564         return 0;
2565 }
2566
2567 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2568 {
2569         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2570         unsigned i, j;
2571         unsigned offset;
2572         unsigned max;
2573         int ret;
2574
2575         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2576
2577         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2578         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2579                 ret = -ENOMEM;
2580                 goto out;
2581         }
2582
2583         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2584         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2585         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2586                 ret = -ENOMEM;
2587                 goto out;
2588         }
2589
2590         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2591         if (ret < 0)
2592                 goto out;
2593
2594         /* order 0 is regular bitmap */
2595         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2596         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2597
2598         i = 1;
2599         offset = 0;
2600         max = sb->s_blocksize << 2;
2601         do {
2602                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2603                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2604                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2605                 max = max >> 1;
2606                 i++;
2607         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2608
2609         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2610         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2611
2612         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2613         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2614         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2615         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2616         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2617         /*
2618          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2619          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2620          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2621          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2622          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2623          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2624          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2625          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2626          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2627          * which seems reasonable as a default.
2628          */
2629         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2630                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2631         /*
2632          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2633          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2634          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2635          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2636          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2637          * the stripes.
2638          */
2639         if (sbi->s_stripe > 1) {
2640                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2641                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2642         }
2643
2644         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2645         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2646                 ret = -ENOMEM;
2647                 goto out;
2648         }
2649         for_each_possible_cpu(i) {
2650                 struct ext4_locality_group *lg;
2651                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2652                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2653                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2654                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2655                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2656         }
2657
2658         /* init file for buddy data */
2659         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2660         if (ret != 0)
2661                 goto out_free_locality_groups;
2662
2663         if (sbi->s_proc)
2664                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2665                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2666
2667         return 0;
2668
2669 out_free_locality_groups:
2670         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2671         sbi->s_locality_groups = NULL;
2672 out:
2673         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2674         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2675         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2676         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2677         return ret;
2678 }
2679
2680 /* need to called with the ext4 group lock held */
2681 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2682 {
2683         struct ext4_prealloc_space *pa;
2684         struct list_head *cur, *tmp;
2685         int count = 0;
2686
2687         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2688                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2689                 list_del(&pa->pa_group_list);
2690                 count++;
2691                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2692         }
2693         if (count)
2694                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2695
2696 }
2697
2698 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2699 {
2700         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2701         ext4_group_t i;
2702         int num_meta_group_infos;
2703         struct ext4_group_info *grinfo;
2704         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2705         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2706
2707         if (sbi->s_proc)
2708                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2709
2710         if (sbi->s_group_info) {
2711                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2712                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2713 #ifdef DOUBLE_CHECK
2714                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2715 #endif
2716                         ext4_lock_group(sb, i);
2717                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2718                         ext4_unlock_group(sb, i);
2719                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2720                 }
2721                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2722                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2723                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2724                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2725                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2726                 kvfree(sbi->s_group_info);
2727         }
2728         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2729         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2730         iput(sbi->s_buddy_cache);
2731         if (sbi->s_mb_stats) {
2732                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2733                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2734                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2735                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2736                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2737                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2738                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2739                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2740                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2741                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2742                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2743                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2744                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2745                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2746                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2747                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2748                                 sbi->s_mb_generation_time);
2749                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2750                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2751                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2752                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2753         }
2754
2755         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2756
2757         return 0;
2758 }
2759
2760 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2761                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2762 {
2763         ext4_fsblk_t discard_block;
2764
2765         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2766                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2767         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2768         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2769                         (unsigned long long) discard_block, count);
2770         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2771 }
2772
2773 /*
2774  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2775  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2776  */
2777 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2778                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2779                                     int rc)
2780 {
2781         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2782         struct ext4_buddy e4b;
2783         struct ext4_group_info *db;
2784         int err, count = 0, count2 = 0;
2785
2786         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2787                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2788
2789         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2790                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2791                                          entry->efd_start_cluster,
2792                                          entry->efd_count);
2793                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2794                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2795                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2796                                  " with %d", entry->efd_group,
2797                                  entry->efd_start_cluster,
2798                                  entry->efd_count, err);
2799         }
2800
2801         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2802         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2803         BUG_ON(err != 0);
2804
2805
2806         db = e4b.bd_info;
2807         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2808         count += entry->efd_count;
2809         count2++;
2810         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2811         /* Take it out of per group rb tree */
2812         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2813         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2814
2815         /*
2816          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2817          * ext4_trim_fs can trim it.
2818          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2819          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2820          */
2821         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2822                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2823
2824         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2825                 /* No more items in the per group rb tree
2826                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2827                  */
2828                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2829                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2830         }
2831         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2832         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2833         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2834
2835         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2836 }
2837
2838 int __init ext4_init_mballoc(void)
2839 {
2840         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2841                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2842         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2843                 return -ENOMEM;
2844
2845         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2846                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2847         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2848                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2849                 return -ENOMEM;
2850         }
2851
2852         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2853                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2854         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2855                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2856                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2857                 return -ENOMEM;
2858         }
2859         return 0;
2860 }
2861
2862 void ext4_exit_mballoc(void)
2863 {
2864         /*
2865          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2866          * before destroying the slab cache.
2867          */
2868         rcu_barrier();
2869         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2870         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2871         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2872         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2873 }
2874
2875
2876 /*
2877  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2878  * Returns 0 if success or error code
2879  */
2880 static noinline_for_stack int
2881 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2882                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2883 {
2884         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2885         struct ext4_group_desc *gdp;
2886         struct buffer_head *gdp_bh;
2887         struct ext4_sb_info *sbi;
2888         struct super_block *sb;
2889         ext4_fsblk_t block;
2890         int err, len;
2891
2892         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2893         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2894
2895         sb = ac->ac_sb;
2896         sbi = EXT4_SB(sb);
2897
2898         err = -EIO;
2899         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2900         if (!bitmap_bh)
2901                 goto out_err;
2902
2903         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2904         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2905         if (err)
2906                 goto out_err;
2907
2908         err = -EIO;
2909         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2910         if (!gdp)
2911                 goto out_err;
2912
2913         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2914                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2915
2916         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2917         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2918         if (err)
2919                 goto out_err;
2920
2921         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2922
2923         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2924         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2925                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2926                            "fs metadata", block, block+len);
2927                 /* File system mounted not to panic on error
2928                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2929                  * We leak some of the blocks here.
2930                  */
2931                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2932                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2933                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2934                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2935                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2936                 if (!err)
2937                         err = -EAGAIN;
2938                 goto out_err;
2939         }
2940
2941         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2942 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2943         {
2944                 int i;
2945                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2946                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2947                                                 bitmap_bh->b_data));
2948                 }
2949         }
2950 #endif
2951         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2952                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2953         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2954                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2955                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2956                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2957                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2958         }
2959         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2960         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2961         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2962         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2963
2964         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2965         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2966         /*
2967          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2968          */
2969         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2970                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2971                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2972                                    reserv_clstrs);
2973
2974         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2975                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2976                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2977                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2978                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2979         }
2980
2981         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2982         if (err)
2983                 goto out_err;
2984         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2985
2986 out_err:
2987         brelse(bitmap_bh);
2988         return err;
2989 }
2990
2991 /*
2992  * here we normalize request for locality group
2993  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2994  * s_strip if we set the same via mount option.
2995  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2996  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2997  *
2998  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2999  */
3000 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3001 {
3002         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3003         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3004
3005         BUG_ON(lg == NULL);
3006         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3007         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3008                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3009 }
3010
3011 /*
3012  * Normalization means making request better in terms of
3013  * size and alignment
3014  */
3015 static noinline_for_stack void
3016 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3017                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3018 {
3019         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3020         int bsbits, max;
3021         ext4_lblk_t end;
3022         loff_t size, start_off;
3023         loff_t orig_size __maybe_unused;
3024         ext4_lblk_t start;
3025         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3026         struct ext4_prealloc_space *pa;
3027
3028         /* do normalize only data requests, metadata requests
3029            do not need preallocation */
3030         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3031                 return;
3032
3033         /* sometime caller may want exact blocks */
3034         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3035                 return;
3036
3037         /* caller may indicate that preallocation isn't
3038          * required (it's a tail, for example) */
3039         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3040                 return;
3041
3042         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3043                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3044                 return ;
3045         }
3046
3047         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3048
3049         /* first, let's learn actual file size
3050          * given current request is allocated */
3051         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3052         size = size << bsbits;
3053         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3054                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3055         orig_size = size;
3056
3057         /* max size of free chunks */
3058         max = 2 << bsbits;
3059
3060 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3061                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3062
3063         /* first, try to predict filesize */
3064         /* XXX: should this table be tunable? */
3065         start_off = 0;
3066         if (size <= 16 * 1024) {
3067                 size = 16 * 1024;
3068         } else if (size <= 32 * 1024) {
3069                 size = 32 * 1024;
3070         } else if (size <= 64 * 1024) {
3071                 size = 64 * 1024;
3072         } else if (size <= 128 * 1024) {
3073                 size = 128 * 1024;
3074         } else if (size <= 256 * 1024) {
3075                 size = 256 * 1024;
3076         } else if (size <= 512 * 1024) {
3077                 size = 512 * 1024;
3078         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3079                 size = 1024 * 1024;
3080         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3081                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3082                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3083                 size = 2 * 1024 * 1024;
3084         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3085                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3086                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3087                 size = 4 * 1024 * 1024;
3088         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3089                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3090                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3091                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3092                 size = 8 * 1024 * 1024;
3093         } else {
3094                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3095                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3096                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3097         }
3098         size = size >> bsbits;
3099         start = start_off >> bsbits;
3100
3101         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3102         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3103                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3104                 start = ar->lleft + 1;
3105         }
3106         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3107                 size -= start + size - ar->lright;
3108
3109         end = start + size;
3110
3111         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3112         rcu_read_lock();
3113         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3114                 ext4_lblk_t pa_end;
3115
3116                 if (pa->pa_deleted)
3117                         continue;
3118                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3119                 if (pa->pa_deleted) {
3120                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3121                         continue;
3122                 }
3123
3124                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3125                                                   pa->pa_len);
3126
3127                 /* PA must not overlap original request */
3128                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3129                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3130
3131                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3132                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3133                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3134                         continue;
3135                 }
3136                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3137
3138                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3139                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3140                         BUG_ON(pa_end < start);
3141                         start = pa_end;
3142                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3143                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3144                         end = pa->pa_lstart;
3145                 }
3146                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3147         }
3148         rcu_read_unlock();
3149         size = end - start;
3150
3151         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3152         rcu_read_lock();
3153         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3154                 ext4_lblk_t pa_end;
3155
3156                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3157                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3158                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3159                                                           pa->pa_len);
3160                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3161                 }
3162                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3163         }
3164         rcu_read_unlock();
3165
3166         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3167                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3168                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3169                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3170                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3171                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3172                 BUG();
3173         }
3174         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3175
3176         /* now prepare goal request */
3177
3178         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3179          * placement or satisfy big request as is */
3180         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3181         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3182
3183         /* define goal start in order to merge */
3184         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3185                 /* merge to the right */
3186                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3187                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3188                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3189                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3190         }
3191         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3192                 /* merge to the left */
3193                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3194                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3195                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3196                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3197         }
3198
3199         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3200                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3201 }
3202
3203 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3204 {
3205         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3206
3207         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3208                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3209                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3210                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3211                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3212                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3213                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3214                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3215                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3216                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3217                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3218         }
3219
3220         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3221                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3222         else
3223                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3224 }
3225
3226 /*
3227  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3228  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3229  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3230  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3231  */
3232 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3233 {
3234         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3235         struct ext4_buddy e4b;
3236         int err;
3237
3238         if (pa == NULL) {
3239                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3240                         return;
3241                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3242                 if (err) {
3243                         /*
3244                          * This should never happen since we pin the
3245                          * pages in the ext4_allocation_context so
3246                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3247                          */
3248                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3249                         return;
3250                 }
3251                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3252                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3253                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3254                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3255                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3256                 return;
3257         }
3258         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3259                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3260 }
3261
3262 /*
3263  * use blocks preallocated to inode
3264  */
3265 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3266                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3267 {
3268         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3269         ext4_fsblk_t start;
3270         ext4_fsblk_t end;
3271         int len;
3272
3273         /* found preallocated blocks, use them */
3274         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3275         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3276                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3277         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3278         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3279                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3280         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3281         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3282         ac->ac_pa = pa;
3283
3284         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3285         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3286         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3287         pa->pa_free -= len;
3288
3289         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3290 }
3291
3292 /*
3293  * use blocks preallocated to locality group
3294  */
3295 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3296                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3297 {
3298         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3299
3300         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3301                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3302                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3303         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3304         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3305         ac->ac_pa = pa;
3306
3307         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3308          * possible race when the group is being loaded concurrently
3309          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3310          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3311          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3312          */
3313         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3314 }
3315
3316 /*
3317  * Return the prealloc space that have minimal distance
3318  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3319  * space that is having currently known minimal distance
3320  * from the goal block.
3321  */
3322 static struct ext4_prealloc_space *
3323 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3324                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3325                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3326 {
3327         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3328
3329         if (cpa == NULL) {
3330                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3331                 return pa;
3332         }
3333         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3334         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3335
3336         if (cur_distance <= new_distance)
3337                 return cpa;
3338
3339         /* drop the previous reference */
3340         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3341         atomic_inc(&pa->pa_count);
3342         return pa;
3343 }
3344
3345 /*
3346  * search goal blocks in preallocated space
3347  */
3348 static noinline_for_stack int
3349 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3350 {
3351         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3352         int order, i;
3353         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3354         struct ext4_locality_group *lg;
3355         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3356         ext4_fsblk_t goal_block;
3357
3358         /* only data can be preallocated */
3359         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3360                 return 0;
3361
3362         /* first, try per-file preallocation */
3363         rcu_read_lock();
3364         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3365
3366                 /* all fields in this condition don't change,
3367                  * so we can skip locking for them */
3368                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3369                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3370                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3371                         continue;
3372
3373                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3374                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3375                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3376                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3377                         continue;
3378
3379                 /* found preallocated blocks, use them */
3380                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3381                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3382                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3383                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3384                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3385                         ac->ac_criteria = 10;
3386                         rcu_read_unlock();
3387                         return 1;
3388                 }
3389                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3390         }
3391         rcu_read_unlock();
3392
3393         /* can we use group allocation? */
3394         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3395                 return 0;
3396
3397         /* inode may have no locality group for some reason */
3398         lg = ac->ac_lg;
3399         if (lg == NULL)
3400                 return 0;
3401         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3402         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3403                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3404                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3405
3406         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3407         /*
3408          * search for the prealloc space that is having
3409          * minimal distance from the goal block.
3410          */
3411         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3412                 rcu_read_lock();
3413                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3414                                         pa_inode_list) {
3415                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3416                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3417                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3418
3419                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3420                                                                 pa, cpa);
3421                         }
3422                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3423                 }
3424                 rcu_read_unlock();
3425         }
3426         if (cpa) {
3427                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3428                 ac->ac_criteria = 20;
3429                 return 1;
3430         }
3431         return 0;
3432 }
3433
3434 /*
3435  * the function goes through all block freed in the group
3436  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3437  * buddy must be generated from this bitmap
3438  * Need to be called with the ext4 group lock held
3439  */
3440 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3441                                                 ext4_group_t group)
3442 {
3443         struct rb_node *n;
3444         struct ext4_group_info *grp;
3445         struct ext4_free_data *entry;
3446
3447         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3448         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3449
3450         while (n) {
3451                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3452                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3453                 n = rb_next(n);
3454         }
3455         return;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3460  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3461  * Need to be called with ext4 group lock held
3462  */
3463 static noinline_for_stack
3464 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3465                                         ext4_group_t group)
3466 {
3467         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3468         struct ext4_prealloc_space *pa;
3469         struct list_head *cur;
3470         ext4_group_t groupnr;
3471         ext4_grpblk_t start;
3472         int preallocated = 0;
3473         int len;
3474
3475         /* all form of preallocation discards first load group,
3476          * so the only competing code is preallocation use.
3477          * we don't need any locking here
3478          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3479          * otherwise we could leave used blocks available for
3480          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3481          * is dropping preallocation
3482          */
3483         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3484                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3485                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3486                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3487                                              &groupnr, &start);
3488                 len = pa->pa_len;
3489                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3490                 if (unlikely(len == 0))
3491                         continue;
3492                 BUG_ON(groupnr != group);
3493                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3494                 preallocated += len;
3495         }
3496         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3497 }
3498
3499 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3500 {
3501         struct ext4_prealloc_space *pa;
3502         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3503
3504         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3505         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3506         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3507 }
3508
3509 /*
3510  * drops a reference to preallocated space descriptor
3511  * if this was the last reference and the space is consumed
3512  */
3513 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3514                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3515 {
3516         ext4_group_t grp;
3517         ext4_fsblk_t grp_blk;
3518
3519         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3520         spin_lock(&pa->pa_lock);
3521         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3522                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3523                 return;
3524         }
3525
3526         if (pa->pa_deleted == 1) {
3527                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3528                 return;
3529         }
3530
3531         pa->pa_deleted = 1;
3532         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3533
3534         grp_blk = pa->pa_pstart;
3535         /*
3536          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3537          * next group when pa is used up
3538          */
3539         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3540                 grp_blk--;
3541
3542         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3543
3544         /*
3545          * possible race:
3546          *
3547          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3548          *                                      find block B in PA
3549          *  copy on-disk bitmap to buddy
3550          *                                      mark B in on-disk bitmap
3551          *                                      drop PA from group
3552          *  mark all PAs in buddy
3553          *
3554          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3555          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3556          * against that pair
3557          */
3558         ext4_lock_group(sb, grp);
3559         list_del(&pa->pa_group_list);
3560         ext4_unlock_group(sb, grp);
3561
3562         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3563         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3564         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3565
3566         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3567 }
3568
3569 /*
3570  * creates new preallocated space for given inode
3571  */
3572 static noinline_for_stack int
3573 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3574 {
3575         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3576         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3577         struct ext4_prealloc_space *pa;
3578         struct ext4_group_info *grp;
3579         struct ext4_inode_info *ei;
3580
3581         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3582         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3583         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3584         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3585
3586         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3587         if (pa == NULL)
3588                 return -ENOMEM;
3589
3590         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3591                 int winl;
3592                 int wins;
3593                 int win;
3594                 int offs;
3595
3596                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3597                  * so, found space must get proper lstart
3598                  * to cover original request */
3599                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3600                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3601
3602                 /* we're limited by original request in that
3603                  * logical block must be covered any way
3604                  * winl is window we can move our chunk within */
3605                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3606
3607                 /* also, we should cover whole original request */
3608                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3609
3610                 /* the smallest one defines real window */
3611                 win = min(winl, wins);
3612
3613                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3614                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3615                 if (offs && offs < win)
3616                         win = offs;
3617
3618                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3619                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3620                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3621                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3622         }
3623
3624         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3625          * allocated blocks for history */
3626         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3627
3628         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3629         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3630         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3631         pa->pa_free = pa->pa_len;
3632         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3633         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3634         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3635         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3636         pa->pa_deleted = 0;
3637         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3638
3639         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3640                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3641         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3642
3643         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3644         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3645
3646         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3647         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3648
3649         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3650         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3651
3652         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3653         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3654         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3655
3656         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3657         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3658         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3659
3660         return 0;
3661 }
3662
3663 /*
3664  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3665  */
3666 static noinline_for_stack int
3667 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3668 {
3669         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3670         struct ext4_locality_group *lg;
3671         struct ext4_prealloc_space *pa;
3672         struct ext4_group_info *grp;
3673
3674         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3675         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3676         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3677         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3678
3679         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3680         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3681         if (pa == NULL)
3682                 return -ENOMEM;
3683
3684         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3685          * allocated blocks for history */
3686         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3687
3688         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3689         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3690         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3691         pa->pa_free = pa->pa_len;
3692         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3693         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3694         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3695         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3696         pa->pa_deleted = 0;
3697         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3698
3699         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3700                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3701         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3702
3703         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3704         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3705
3706         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3707         lg = ac->ac_lg;
3708         BUG_ON(lg == NULL);
3709
3710         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3711         pa->pa_inode = NULL;
3712
3713         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3714         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3715         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3716
3717         /*
3718          * We will later add the new pa to the right bucket
3719          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3720          */
3721         return 0;
3722 }
3723
3724 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3725 {
3726         int err;
3727
3728         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3729                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3730         else
3731                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3732         return err;
3733 }
3734
3735 /*
3736  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3737  * in-core bitmap and buddy.
3738  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3739  * nobody else can find/use it.
3740  * the caller MUST hold group/inode locks.
3741  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3742  */
3743 static noinline_for_stack int
3744 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3745                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3746 {
3747         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3748         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3749         unsigned int end;
3750         unsigned int next;
3751         ext4_group_t group;
3752         ext4_grpblk_t bit;
3753         unsigned long long grp_blk_start;
3754         int err = 0;
3755         int free = 0;
3756
3757         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3758         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3759         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3760         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3761         end = bit + pa->pa_len;
3762
3763         while (bit < end) {
3764                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3765                 if (bit >= end)
3766                         break;
3767                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3768                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3769                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3770                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3771                 free += next - bit;
3772
3773                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3774                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3775                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3776                                                next - bit);
3777                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3778                 bit = next + 1;
3779         }
3780         if (free != pa->pa_free) {
3781                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3782                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3783                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3784                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3785                          (unsigned long) pa->pa_len);
3786                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3787                                         free, pa->pa_free);
3788                 /*
3789                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3790                  * from the bitmap and continue.
3791                  */
3792         }
3793         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3794
3795         return err;
3796 }
3797
3798 static noinline_for_stack int
3799 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3800                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3801 {
3802         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3803         ext4_group_t group;
3804         ext4_grpblk_t bit;
3805
3806         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3807         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3808         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3809         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3810         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3811         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3812         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3813
3814         return 0;
3815 }
3816
3817 /*
3818  * releases all preallocations in given group
3819  *
3820  * first, we need to decide discard policy:
3821  * - when do we discard
3822  *   1) ENOSPC
3823  * - how many do we discard
3824  *   1) how many requested
3825  */
3826 static noinline_for_stack int
3827 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3828                                         ext4_group_t group, int needed)
3829 {
3830         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3831         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3832         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3833         struct list_head list;
3834         struct ext4_buddy e4b;
3835         int err;
3836         int busy = 0;
3837         int free = 0;
3838
3839         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3840
3841         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3842                 return 0;
3843
3844         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3845         if (bitmap_bh == NULL) {
3846                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3847                 return 0;
3848         }
3849
3850         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3851         if (err) {
3852                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3853                 put_bh(bitmap_bh);
3854                 return 0;
3855         }
3856
3857         if (needed == 0)
3858                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3859
3860         INIT_LIST_HEAD(&list);
3861 repeat:
3862         ext4_lock_group(sb, group);
3863         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3864                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3865                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3866                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3867                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3868                         busy = 1;
3869                         continue;
3870                 }
3871                 if (pa->pa_deleted) {
3872                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3873                         continue;
3874                 }
3875
3876                 /* seems this one can be freed ... */
3877                 pa->pa_deleted = 1;
3878
3879                 /* we can trust pa_free ... */
3880                 free += pa->pa_free;
3881
3882                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3883
3884                 list_del(&pa->pa_group_list);
3885                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3886         }
3887
3888         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3889         if (free < needed && busy) {
3890                 busy = 0;
3891                 ext4_unlock_group(sb, group);
3892                 cond_resched();
3893                 goto repeat;
3894         }
3895
3896         /* found anything to free? */
3897         if (list_empty(&list)) {
3898                 BUG_ON(free != 0);
3899                 goto out;
3900         }
3901
3902         /* now free all selected PAs */
3903         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3904
3905                 /* remove from object (inode or locality group) */
3906                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3907                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3908                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3909
3910                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3911                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3912                 else
3913                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3914
3915                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3916                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3917         }
3918
3919 out:
3920         ext4_unlock_group(sb, group);
3921         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3922         put_bh(bitmap_bh);
3923         return free;
3924 }
3925
3926 /*
3927  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3928  *
3929  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3930  * We don't want another block to be served from the prealloc
3931  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3932  *
3933  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3934  */
3935 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3936 {
3937         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3938         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3939         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3940         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3941         ext4_group_t group = 0;
3942         struct list_head list;
3943         struct ext4_buddy e4b;
3944         int err;
3945
3946         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3947                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3948                 return;
3949         }
3950
3951         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3952         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3953
3954         INIT_LIST_HEAD(&list);
3955
3956 repeat:
3957         /* first, collect all pa's in the inode */
3958         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3959         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3960                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3961                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3962                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3963                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3964                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3965                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3966                          * use preallocation while we're discarding it */
3967                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3968                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3969                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3970                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3971                         WARN_ON(1);
3972                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3973                         goto repeat;
3974
3975                 }
3976                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3977                         pa->pa_deleted = 1;
3978                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3979                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3980                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3981                         continue;
3982                 }
3983
3984                 /* someone is deleting pa right now */
3985                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3986                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3987
3988                 /* we have to wait here because pa_deleted
3989                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3990                  * the list. as we might be called from
3991                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3992                  * and concurrent thread which is unlinking
3993                  * pa from inode's list may access already
3994                  * freed memory, bad-bad-bad */
3995
3996                 /* XXX: if this happens too often, we can
3997                  * add a flag to force wait only in case
3998                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3999                  * regular truncate */
4000                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4001                 goto repeat;
4002         }
4003         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4004
4005         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4006                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4007                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4008
4009                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4010                 if (err) {
4011                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4012                                         group);
4013                         continue;
4014                 }
4015
4016                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4017                 if (bitmap_bh == NULL) {
4018                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
4019                                         group);
4020                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4021                         continue;
4022                 }
4023
4024                 ext4_lock_group(sb, group);
4025                 list_del(&pa->pa_group_list);
4026                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4027                 ext4_unlock_group(sb, group);
4028
4029                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4030                 put_bh(bitmap_bh);
4031
4032                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4033                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4034         }
4035 }
4036
4037 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4038 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4039 {
4040         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4041         ext4_group_t ngroups, i;
4042
4043         if (!ext4_mballoc_debug ||
4044             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4045                 return;
4046
4047         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4048                         " Allocation context details:");
4049         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4050                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4051         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4052                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4053                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4054                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4055                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4056                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4057                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4058                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4059                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4060                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4061                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4062                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4063                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4064                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4065                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4066                         (int)ac->ac_criteria);
4067         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4068         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4069         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4070         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4071                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4072                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4073                 ext4_grpblk_t start;
4074                 struct list_head *cur;
4075                 ext4_lock_group(sb, i);
4076                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4077                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4078                                         pa_group_list);
4079                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4080                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4081                                                      NULL, &start);
4082                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4083                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4084                                start, pa->pa_len);
4085                 }
4086                 ext4_unlock_group(sb, i);
4087
4088                 if (grp->bb_free == 0)
4089                         continue;
4090                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4091                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4092         }
4093         printk(KERN_ERR "\n");
4094 }
4095 #else
4096 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4097 {
4098         return;
4099 }
4100 #endif
4101
4102 /*
4103  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4104  * file is determined by the current size or the resulting size after
4105  * allocation which ever is larger
4106  *
4107  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4108  */
4109 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4110 {
4111         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4112         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4113         loff_t size, isize;
4114
4115         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4116                 return;
4117
4118         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4119                 return;
4120
4121         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4122         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4123                 >> bsbits;
4124
4125         if ((size == isize) &&
4126             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4127             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4128                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4129                 return;
4130         }
4131
4132         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4133                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4134                 return;
4135         }
4136
4137         /* don't use group allocation for large files */
4138         size = max(size, isize);
4139         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4140                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4141                 return;
4142         }
4143
4144         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4145         /*
4146          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4147          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4148          * request from multiple CPUs.
4149          */
4150         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4151
4152         /* we're going to use group allocation */
4153         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4154
4155         /* serialize all allocations in the group */
4156         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4157 }
4158
4159 static noinline_for_stack int
4160 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4161                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4162 {
4163         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4164         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4165         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4166         ext4_group_t group;
4167         unsigned int len;
4168         ext4_fsblk_t goal;
4169         ext4_grpblk_t block;
4170
4171         /* we can't allocate > group size */
4172         len = ar->len;
4173
4174         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4175         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4176                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4177
4178         /* start searching from the goal */
4179         goal = ar->goal;
4180         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4181                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4182                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4183         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4184
4185         /* set up allocation goals */
4186         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4187         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4188         ac->ac_sb = sb;
4189         ac->ac_inode = ar->inode;
4190         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4191         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4192         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4193         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4194         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4195         ac->ac_flags = ar->flags;
4196
4197         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4198          * locality group. this is a policy, actually */
4199         ext4_mb_group_or_file(ac);
4200
4201         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4202                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4203                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4204                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4205                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4206                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4207                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4208         return 0;
4209
4210 }
4211
4212 static noinline_for_stack void
4213 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4214                                         struct ext4_locality_group *lg,
4215                                         int order, int total_entries)
4216 {
4217         ext4_group_t group = 0;
4218         struct ext4_buddy e4b;
4219         struct list_head discard_list;
4220         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4221
4222         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4223
4224         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4225
4226         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4227         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4228                                                 pa_inode_list) {
4229                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4230                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4231                         /*
4232                          * This is the pa that we just used
4233                          * for block allocation. So don't
4234                          * free that
4235                          */
4236                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4237                         continue;
4238                 }
4239                 if (pa->pa_deleted) {
4240                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4241                         continue;
4242                 }
4243                 /* only lg prealloc space */
4244                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4245
4246                 /* seems this one can be freed ... */
4247                 pa->pa_deleted = 1;
4248                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4249
4250                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4251                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4252
4253                 total_entries--;
4254                 if (total_entries <= 5) {
4255                         /*
4256                          * we want to keep only 5 entries
4257                          * allowing it to grow to 8. This
4258                          * mak sure we don't call discard
4259                          * soon for this list.
4260                          */
4261                         break;
4262                 }
4263         }
4264         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4265
4266         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4267
4268                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4269                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4270                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4271                                         group);
4272                         continue;
4273                 }
4274                 ext4_lock_group(sb, group);
4275                 list_del(&pa->pa_group_list);
4276                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4277                 ext4_unlock_group(sb, group);
4278
4279                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4280                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4281                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4282         }
4283 }
4284
4285 /*
4286  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4287  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4288  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4289  *
4290  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4291  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4292  */
4293
4294 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4295 {
4296         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4297         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4298         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4299         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4300
4301         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4302         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4303                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4304                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4305         /* Add the prealloc space to lg */
4306         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4307         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4308                                                 pa_inode_list) {
4309                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4310                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4311                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4312                         continue;
4313                 }
4314                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4315                         /* Add to the tail of the previous entry */
4316                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4317                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4318                         added = 1;
4319                         /*
4320                          * we want to count the total
4321                          * number of entries in the list
4322                          */
4323                 }
4324                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4325                 lg_prealloc_count++;
4326         }
4327         if (!added)
4328                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4329                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4330         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4331
4332         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4333         if (lg_prealloc_count > 8) {
4334                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4335                                                   order, lg_prealloc_count);
4336                 return;
4337         }
4338         return ;
4339 }
4340
4341 /*
4342  * release all resource we used in allocation
4343  */
4344 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4345 {
4346         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4347         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4348         if (pa) {
4349                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4350                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4351                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4352                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4353                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4354                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4355                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4356                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4357                 }
4358         }
4359         if (pa) {
4360                 /*
4361                  * We want to add the pa to the right bucket.
4362                  * Remove it from the list and while adding
4363                  * make sure the list to which we are adding
4364                  * doesn't grow big.
4365                  */
4366                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4367                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4368                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4369                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4370                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4371                 }
4372                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4373         }
4374         if (ac->ac_bitmap_page)
4375                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4376         if (ac->ac_buddy_page)
4377                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4378         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4379                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4380         ext4_mb_collect_stats(ac);
4381         return 0;
4382 }
4383
4384 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4385 {
4386         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4387         int ret;
4388         int freed = 0;
4389
4390         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4391         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4392                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4393                 freed += ret;
4394                 needed -= ret;
4395         }
4396
4397         return freed;
4398 }
4399
4400 /*
4401  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4402  * it tries to use preallocation first, then falls back
4403  * to usual allocation
4404  */
4405 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4406                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4407 {
4408         int freed;
4409         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4410         struct ext4_sb_info *sbi;
4411         struct super_block *sb;
4412         ext4_fsblk_t block = 0;
4413         unsigned int inquota = 0;
4414         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4415
4416         might_sleep();
4417         sb = ar->inode->i_sb;
4418         sbi = EXT4_SB(sb);
4419
4420         trace_ext4_request_blocks(ar);
4421
4422         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4423         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4424                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4425
4426         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4427                 /* Without delayed allocation we need to verify
4428                  * there is enough free blocks to do block allocation
4429                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4430                  */
4431                 while (ar->len &&
4432                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4433
4434                         /* let others to free the space */
4435                         cond_resched();
4436                         ar->len = ar->len >> 1;
4437                 }
4438                 if (!ar->len) {
4439                         *errp = -ENOSPC;
4440                         return 0;
4441                 }
4442                 reserv_clstrs = ar->len;
4443                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4444                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4445                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4446                 } else {
4447                         while (ar->len &&
4448                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4449                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4450
4451                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4452                                 ar->len--;
4453                         }
4454                 }
4455                 inquota = ar->len;
4456                 if (ar->len == 0) {
4457                         *errp = -EDQUOT;
4458                         goto out;
4459                 }
4460         }
4461
4462         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4463         if (!ac) {
4464                 ar->len = 0;
4465                 *errp = -ENOMEM;
4466                 goto out;
4467         }
4468
4469         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4470         if (*errp) {
4471                 ar->len = 0;
4472                 goto out;
4473         }
4474
4475         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4476         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4477                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4478                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4479 repeat:
4480                 /* allocate space in core */
4481                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4482                 if (*errp)
4483                         goto discard_and_exit;
4484
4485                 /* as we've just preallocated more space than
4486                  * user requested originally, we store allocated
4487                  * space in a special descriptor */
4488                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4489                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4490                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4491                 if (*errp) {
4492                 discard_and_exit:
4493                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4494                         goto errout;
4495                 }
4496         }
4497         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4498                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4499                 if (*errp == -EAGAIN) {
4500                         /*
4501                          * drop the reference that we took
4502                          * in ext4_mb_use_best_found
4503                          */
4504                         ext4_mb_release_context(ac);
4505                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4506                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4507                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4508                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4509                         goto repeat;
4510                 } else if (*errp) {
4511                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4512                         goto errout;
4513                 } else {
4514                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4515                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4516                 }
4517         } else {
4518                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4519                 if (freed)
4520                         goto repeat;
4521                 *errp = -ENOSPC;
4522         }
4523
4524 errout:
4525         if (*errp) {
4526                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4527                 ar->len = 0;
4528                 ext4_mb_show_ac(ac);
4529         }
4530         ext4_mb_release_context(ac);
4531 out:
4532         if (ac)
4533                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4534         if (inquota && ar->len < inquota)
4535                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4536         if (!ar->len) {
4537                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4538                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4539                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4540                                                 reserv_clstrs);
4541         }
4542
4543         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4544
4545         return block;
4546 }
4547
4548 /*
4549  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4550  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4551  * AND the blocks are associated with the same group.
4552  */
4553 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4554                         struct ext4_free_data *entry2)
4555 {
4556         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4557             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4558             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4559                 return 1;
4560         return 0;
4561 }
4562
4563 static noinline_for_stack int
4564 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4565                       struct ext4_free_data *new_entry)
4566 {
4567         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4568         ext4_grpblk_t cluster;
4569         struct ext4_free_data *entry;
4570         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4571         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4572         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4573         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4574         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4575
4576         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4577         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4578         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4579
4580         new_node = &new_entry->efd_node;
4581         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4582
4583         if (!*n) {
4584                 /* first free block exent. We need to
4585                    protect buddy cache from being freed,
4586                  * otherwise we'll refresh it from
4587                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4588                  * blocks */
4589                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4590                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4591         }
4592         while (*n) {
4593                 parent = *n;
4594                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4595                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4596                         n = &(*n)->rb_left;
4597                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4598                         n = &(*n)->rb_right;
4599                 else {
4600                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4601                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4602                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4603                                 "Block already on to-be-freed list");
4604                         return 0;
4605                 }
4606         }
4607
4608         rb_link_node(new_node, parent, n);
4609         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4610
4611         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4612         node = rb_prev(new_node);
4613         if (node) {
4614                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4615                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4616                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4617                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4618                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4619                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4620                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4621                 }
4622         }
4623
4624         node = rb_next(new_node);
4625         if (node) {
4626                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4627                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4628                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4629                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4630                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4631                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4632                 }
4633         }
4634         /* Add the extent to transaction's private list */
4635         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4636                                   &new_entry->efd_jce);
4637         return 0;
4638 }
4639
4640 /**
4641  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4642  * @handle:             handle for this transaction
4643  * @inode:              inode
4644  * @block:              start physical block to free
4645  * @count:              number of blocks to count
4646  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4647  */
4648 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4649                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4650                       unsigned long count, int flags)
4651 {
4652         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4653         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4654         struct ext4_group_desc *gdp;
4655         unsigned int overflow;
4656         ext4_grpblk_t bit;
4657         struct buffer_head *gd_bh;
4658         ext4_group_t block_group;
4659         struct ext4_sb_info *sbi;
4660         struct ext4_buddy e4b;
4661         unsigned int count_clusters;
4662         int err = 0;
4663         int ret;
4664
4665         might_sleep();
4666         if (bh) {
4667                 if (block)
4668                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4669                 else
4670                         block = bh->b_blocknr;
4671         }
4672
4673         sbi = EXT4_SB(sb);
4674         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4675             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4676                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4677                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4678                 goto error_return;
4679         }
4680
4681         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4682         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4683
4684         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4685                 struct buffer_head *tbh = bh;
4686                 int i;
4687
4688                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4689
4690                 for (i = 0; i < count; i++) {
4691                         cond_resched();
4692                         if (!bh)
4693                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4694                                                         block + i);
4695                         if (!tbh)
4696                                 continue;
4697                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4698                                     inode, tbh, block + i);
4699                 }
4700         }
4701
4702         /*
4703          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4704          * after the transaction is committed, which we can do by
4705          * treating the block as metadata, below.  We make an
4706          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4707          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4708          */
4709         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4710                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4711
4712         /*
4713          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4714          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4715          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4716          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4717          * requested to avoid doing so.
4718          */
4719         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4720         if (overflow) {
4721                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4722                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4723                         block += overflow;
4724                         if (count > overflow)
4725                                 count -= overflow;
4726                         else
4727                                 return;
4728                 } else {
4729                         block -= overflow;
4730                         count += overflow;
4731                 }
4732         }
4733         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4734         if (overflow) {
4735                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4736                         if (count > overflow)
4737                                 count -= overflow;
4738                         else
4739                                 return;
4740                 } else
4741                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4742         }
4743
4744 do_more:
4745         overflow = 0;
4746         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4747
4748         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4749                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4750                 return;
4751
4752         /*
4753          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4754          * boundary.
4755          */
4756         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4757                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4758                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4759                 count -= overflow;
4760         }
4761         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4762         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4763         if (!bitmap_bh) {
4764                 err = -EIO;
4765                 goto error_return;
4766         }
4767         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4768         if (!gdp) {
4769                 err = -EIO;
4770                 goto error_return;
4771         }
4772
4773         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4774             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4775             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4776                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4777             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4778                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4779
4780                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4781                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4782                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4783                 goto error_return;
4784         }
4785
4786         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4787         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4788         if (err)
4789                 goto error_return;
4790
4791         /*
4792          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4793          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4794          * using it
4795          */
4796         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4797         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4798         if (err)
4799                 goto error_return;
4800 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4801         {
4802                 int i;
4803                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4804                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4805         }
4806 #endif
4807         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4808
4809         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4810         if (err)
4811                 goto error_return;
4812
4813         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4814                 struct ext4_free_data *new_entry;
4815                 /*
4816                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4817                  * be used until this transaction is committed
4818                  */
4819         retry:
4820                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4821                 if (!new_entry) {
4822                         /*
4823                          * We use a retry loop because
4824                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4825                          */
4826                         cond_resched();
4827                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4828                         goto retry;
4829                 }
4830                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4831                 new_entry->efd_group = block_group;
4832                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4833                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4834
4835                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4836                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4837                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4838         } else {
4839                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4840                  * with group lock held. generate_buddy look at
4841                  * them with group lock_held
4842                  */
4843                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4844                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4845                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4846                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4847                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4848                                          " with %d", block_group, bit, count,
4849                                          err);
4850                 } else
4851                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4852
4853                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4854                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4855                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4856         }
4857
4858         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4859         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4860         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4861         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4862         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4863
4864         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4865                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4866                 atomic64_add(count_clusters,
4867                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4868         }
4869
4870         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4871                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4872         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4873
4874         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4875
4876         /* We dirtied the bitmap block */
4877         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4878         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4879
4880         /* And the group descriptor block */
4881         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4882         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4883         if (!err)
4884                 err = ret;
4885
4886         if (overflow && !err) {
4887                 block += count;
4888                 count = overflow;
4889                 put_bh(bitmap_bh);
4890                 goto do_more;
4891         }
4892 error_return:
4893         brelse(bitmap_bh);
4894         ext4_std_error(sb, err);
4895         return;
4896 }
4897
4898 /**
4899  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4900  * @handle:                     handle to this transaction
4901  * @sb:                         super block
4902  * @block:                      start physical block to add to the block group
4903  * @count:                      number of blocks to free
4904  *
4905  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4906  */
4907 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4908                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4909 {
4910         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4911         struct buffer_head *gd_bh;
4912         ext4_group_t block_group;
4913         ext4_grpblk_t bit;
4914         unsigned int i;
4915         struct ext4_group_desc *desc;
4916         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4917         struct ext4_buddy e4b;
4918         int err = 0, ret, blk_free_count;
4919         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4920
4921         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4922
4923         if (count == 0)
4924                 return 0;
4925
4926         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4927         /*
4928          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4929          * boundary.
4930          */
4931         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4932                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4933                              block_group);
4934                 err = -EINVAL;
4935                 goto error_return;
4936         }
4937
4938         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4939         if (!bitmap_bh) {
4940                 err = -EIO;
4941                 goto error_return;
4942         }
4943
4944         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4945         if (!desc) {
4946                 err = -EIO;
4947                 goto error_return;
4948         }
4949
4950         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4951             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4952             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4953             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4954                      sbi->s_itb_per_group)) {
4955                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4956                            "Block = %llu, count = %lu",
4957                            block, count);
4958                 err = -EINVAL;
4959                 goto error_return;
4960         }
4961
4962         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4963         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4964         if (err)
4965                 goto error_return;
4966
4967         /*
4968          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4969          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4970          * using it
4971          */
4972         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4973         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4974         if (err)
4975                 goto error_return;
4976
4977         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4978                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4979                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4980                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4981                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4982                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4983                 } else {
4984                         blocks_freed++;
4985                 }
4986         }
4987
4988         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4989         if (err)
4990                 goto error_return;
4991
4992         /*
4993          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4994          * with group lock held. generate_buddy look at
4995          * them with group lock_held
4996          */
4997         ext4_lock_group(sb, block_group);
4998         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4999         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
5000         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5001         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5002         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5003         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5004         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5005         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5006                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5007
5008         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5009                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5010                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5011                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5012         }
5013
5014         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5015
5016         /* We dirtied the bitmap block */
5017         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5018         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5019
5020         /* And the group descriptor block */
5021         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5022         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5023         if (!err)
5024                 err = ret;
5025
5026 error_return:
5027         brelse(bitmap_bh);
5028         ext4_std_error(sb, err);
5029         return err;
5030 }
5031
5032 /**
5033  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5034  * @sb:         super block for the file system
5035  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5036  * @count:      number of blocks to TRIM
5037  * @group:      alloc. group we are working with
5038  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5039  *
5040  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5041  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5042  * be called with under the group lock.
5043  */
5044 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5045                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5046 __releases(bitlock)
5047 __acquires(bitlock)
5048 {
5049         struct ext4_free_extent ex;
5050         int ret = 0;
5051
5052         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5053
5054         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5055
5056         ex.fe_start = start;
5057         ex.fe_group = group;
5058         ex.fe_len = count;
5059
5060         /*
5061          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5062          * being trimmed.
5063          */
5064         mb_mark_used(e4b, &ex);
5065         ext4_unlock_group(sb, group);
5066         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5067         ext4_lock_group(sb, group);
5068         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5069         return ret;
5070 }
5071
5072 /**
5073  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5074  * @sb:                 super block for file system
5075  * @group:              group to be trimmed
5076  * @start:              first group block to examine
5077  * @max:                last group block to examine
5078  * @minblocks:          minimum extent block count
5079  *
5080  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5081  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5082  * the extent.
5083  *
5084  *
5085  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5086  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5087  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5088  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5089  */
5090 static ext4_grpblk_t
5091 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5092                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5093                    ext4_grpblk_t minblocks)
5094 {
5095         void *bitmap;
5096         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5097         struct ext4_buddy e4b;
5098         int ret = 0;
5099
5100         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5101
5102         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5103         if (ret) {
5104                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5105                                 "information for %u", group);
5106                 return ret;
5107         }
5108         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5109
5110         ext4_lock_group(sb, group);
5111         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5112             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5113                 goto out;
5114
5115         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5116                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5117
5118         while (start <= max) {
5119                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5120                 if (start > max)
5121                         break;
5122                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5123
5124                 if ((next - start) >= minblocks) {
5125                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5126                                                next - start, group, &e4b);
5127                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5128                                 break;
5129                         ret = 0;
5130                         count += next - start;
5131                 }
5132                 free_count += next - start;
5133                 start = next + 1;
5134
5135                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5136                         count = -ERESTARTSYS;
5137                         break;
5138                 }
5139
5140                 if (need_resched()) {
5141                         ext4_unlock_group(sb, group);
5142                         cond_resched();
5143                         ext4_lock_group(sb, group);
5144                 }
5145
5146                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5147                         break;
5148         }
5149
5150         if (!ret) {
5151                 ret = count;
5152                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5153         }
5154 out:
5155         ext4_unlock_group(sb, group);
5156         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5157
5158         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5159                 count, group);
5160
5161         return ret;
5162 }
5163
5164 /**
5165  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5166  * @sb:                 superblock for filesystem
5167  * @range:              fstrim_range structure
5168  *
5169  * start:       First Byte to trim
5170  * len:         number of Bytes to trim from start
5171  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5172  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5173  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5174  * is invoked to trim all free space.
5175  */
5176 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5177 {
5178         struct ext4_group_info *grp;
5179         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5180         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5181         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5182         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5183                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5184         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5185         int ret = 0;
5186
5187         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5188         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5189         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5190                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5191
5192         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5193             start >= max_blks ||
5194             range->len < sb->s_blocksize)
5195                 return -EINVAL;
5196         if (end >= max_blks)
5197                 end = max_blks - 1;
5198         if (end <= first_data_blk)
5199                 goto out;
5200         if (start < first_data_blk)
5201                 start = first_data_blk;
5202
5203         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5204         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5205                                      &first_group, &first_cluster);
5206         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5207                                      &last_group, &last_cluster);
5208
5209         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5210         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5211
5212         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5213                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5214                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5215                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5216                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5217                         if (ret)
5218                                 break;
5219                 }
5220
5221                 /*
5222                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5223                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5224                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5225                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5226                  */
5227                 if (group == last_group)
5228                         end = last_cluster;
5229
5230                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5231                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5232                                                 end, minlen);
5233                         if (cnt < 0) {
5234                                 ret = cnt;
5235                                 break;
5236                         }
5237                         trimmed += cnt;
5238                 }
5239
5240                 /*
5241                  * For every group except the first one, we are sure
5242                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5243                  */
5244                 first_cluster = 0;
5245         }
5246
5247         if (!ret)
5248                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5249
5250 out:
5251         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5252         return ret;
5253 }