ASoC: tlv320aic23: Convert to params_width()
[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         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
726         ext4_grpblk_t i = 0;
727         ext4_grpblk_t first;
728         ext4_grpblk_t len;
729         unsigned free = 0;
730         unsigned fragments = 0;
731         unsigned long long period = get_cycles();
732
733         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
734          * of on-disk bitmap and preallocations */
735         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
736         grp->bb_first_free = i;
737         while (i < max) {
738                 fragments++;
739                 first = i;
740                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
741                 len = i - first;
742                 free += len;
743                 if (len > 1)
744                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
745                 else
746                         grp->bb_counters[0]++;
747                 if (i < max)
748                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
749         }
750         grp->bb_fragments = fragments;
751
752         if (free != grp->bb_free) {
753                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
754                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd; "
755                                       "block bitmap corrupt.",
756                                       free, grp->bb_free);
757                 /*
758                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
759                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
760                  */
761                 grp->bb_free = free;
762                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
763         }
764         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
765
766         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
767
768         period = get_cycles() - period;
769         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
770         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
771         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
772         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
773 }
774
775 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
776 {
777         int count;
778         int order = 1;
779         void *buddy;
780
781         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
782                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
783         }
784         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
785         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
786                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
787                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
788
789         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
790                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
791 }
792
793 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
794  * for convenience. The information regarding each group
795  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
796  * block bitmap and buddy information. The information are
797  * stored in the inode as
798  *
799  * {                        page                        }
800  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
801  *
802  *
803  * one block each for bitmap and buddy information.
804  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
805  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
806  * So it can have information regarding groups_per_page which
807  * is blocks_per_page/2
808  *
809  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
810  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
811  */
812
813 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
814 {
815         ext4_group_t ngroups;
816         int blocksize;
817         int blocks_per_page;
818         int groups_per_page;
819         int err = 0;
820         int i;
821         ext4_group_t first_group, group;
822         int first_block;
823         struct super_block *sb;
824         struct buffer_head *bhs;
825         struct buffer_head **bh = NULL;
826         struct inode *inode;
827         char *data;
828         char *bitmap;
829         struct ext4_group_info *grinfo;
830
831         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
832
833         inode = page->mapping->host;
834         sb = inode->i_sb;
835         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
836         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
837         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
838
839         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
840         if (groups_per_page == 0)
841                 groups_per_page = 1;
842
843         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
844         if (groups_per_page > 1) {
845                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
846                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
847                 if (bh == NULL) {
848                         err = -ENOMEM;
849                         goto out;
850                 }
851         } else
852                 bh = &bhs;
853
854         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
855
856         /* read all groups the page covers into the cache */
857         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
858                 if (group >= ngroups)
859                         break;
860
861                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
862                 /*
863                  * If page is uptodate then we came here after online resize
864                  * which added some new uninitialized group info structs, so
865                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
866                  * which may be currently in use by an allocating task.
867                  */
868                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
869                         bh[i] = NULL;
870                         continue;
871                 }
872                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
873                         err = -ENOMEM;
874                         goto out;
875                 }
876                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
877         }
878
879         /* wait for I/O completion */
880         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
881                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
882                         err = -EIO;
883                         goto out;
884                 }
885         }
886
887         first_block = page->index * blocks_per_page;
888         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
889                 group = (first_block + i) >> 1;
890                 if (group >= ngroups)
891                         break;
892
893                 if (!bh[group - first_group])
894                         /* skip initialized uptodate buddy */
895                         continue;
896
897                 /*
898                  * data carry information regarding this
899                  * particular group in the format specified
900                  * above
901                  *
902                  */
903                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
904                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
905
906                 /*
907                  * We place the buddy block and bitmap block
908                  * close together
909                  */
910                 if ((first_block + i) & 1) {
911                         /* this is block of buddy */
912                         BUG_ON(incore == NULL);
913                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
914                                 group, page->index, i * blocksize);
915                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
916                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
917                         grinfo->bb_fragments = 0;
918                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
919                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
920                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
921                         /*
922                          * incore got set to the group block bitmap below
923                          */
924                         ext4_lock_group(sb, group);
925                         /* init the buddy */
926                         memset(data, 0xff, blocksize);
927                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
928                         ext4_unlock_group(sb, group);
929                         incore = NULL;
930                 } else {
931                         /* this is block of bitmap */
932                         BUG_ON(incore != NULL);
933                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
934                                 group, page->index, i * blocksize);
935                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
936
937                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
938                         ext4_lock_group(sb, group);
939                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
940
941                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
942                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
943                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
944                         ext4_unlock_group(sb, group);
945
946                         /* set incore so that the buddy information can be
947                          * generated using this
948                          */
949                         incore = data;
950                 }
951         }
952         SetPageUptodate(page);
953
954 out:
955         if (bh) {
956                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
957                         brelse(bh[i]);
958                 if (bh != &bhs)
959                         kfree(bh);
960         }
961         return err;
962 }
963
964 /*
965  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
966  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
967  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
968  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
969  */
970 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
971                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
972 {
973         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
974         int block, pnum, poff;
975         int blocks_per_page;
976         struct page *page;
977
978         e4b->bd_buddy_page = NULL;
979         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
980
981         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
982         /*
983          * the buddy cache inode stores the block bitmap
984          * and buddy information in consecutive blocks.
985          * So for each group we need two blocks.
986          */
987         block = group * 2;
988         pnum = block / blocks_per_page;
989         poff = block % blocks_per_page;
990         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
991         if (!page)
992                 return -ENOMEM;
993         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
994         e4b->bd_bitmap_page = page;
995         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
996
997         if (blocks_per_page >= 2) {
998                 /* buddy and bitmap are on the same page */
999                 return 0;
1000         }
1001
1002         block++;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1005         if (!page)
1006                 return -ENOMEM;
1007         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1008         e4b->bd_buddy_page = page;
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1013 {
1014         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1015                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1016                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1017         }
1018         if (e4b->bd_buddy_page) {
1019                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1020                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1021         }
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1026  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1027  * calling this routine!
1028  */
1029 static noinline_for_stack
1030 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1031 {
1032
1033         struct ext4_group_info *this_grp;
1034         struct ext4_buddy e4b;
1035         struct page *page;
1036         int ret = 0;
1037
1038         might_sleep();
1039         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1040         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1041         /*
1042          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1043          * page which map to the group from which we are already
1044          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1045          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1046          * would have pinned buddy page to page cache.
1047          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1048          * page accessed.
1049          */
1050         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1051         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1052                 /*
1053                  * somebody initialized the group
1054                  * return without doing anything
1055                  */
1056                 goto err;
1057         }
1058
1059         page = e4b.bd_bitmap_page;
1060         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1061         if (ret)
1062                 goto err;
1063         if (!PageUptodate(page)) {
1064                 ret = -EIO;
1065                 goto err;
1066         }
1067
1068         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1069                 /*
1070                  * If both the bitmap and buddy are in
1071                  * the same page we don't need to force
1072                  * init the buddy
1073                  */
1074                 ret = 0;
1075                 goto err;
1076         }
1077         /* init buddy cache */
1078         page = e4b.bd_buddy_page;
1079         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1080         if (ret)
1081                 goto err;
1082         if (!PageUptodate(page)) {
1083                 ret = -EIO;
1084                 goto err;
1085         }
1086 err:
1087         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1088         return ret;
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1093  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1094  * calling this routine!
1095  */
1096 static noinline_for_stack int
1097 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1098                                         struct ext4_buddy *e4b)
1099 {
1100         int blocks_per_page;
1101         int block;
1102         int pnum;
1103         int poff;
1104         struct page *page;
1105         int ret;
1106         struct ext4_group_info *grp;
1107         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1108         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1109
1110         might_sleep();
1111         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1112
1113         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1114         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1115
1116         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1117         e4b->bd_info = grp;
1118         e4b->bd_sb = sb;
1119         e4b->bd_group = group;
1120         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1121         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1122
1123         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1124                 /*
1125                  * we need full data about the group
1126                  * to make a good selection
1127                  */
1128                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1129                 if (ret)
1130                         return ret;
1131         }
1132
1133         /*
1134          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1135          * and buddy information in consecutive blocks.
1136          * So for each group we need two blocks.
1137          */
1138         block = group * 2;
1139         pnum = block / blocks_per_page;
1140         poff = block % blocks_per_page;
1141
1142         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1143          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1144         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1145         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1146                 if (page)
1147                         /*
1148                          * drop the page reference and try
1149                          * to get the page with lock. If we
1150                          * are not uptodate that implies
1151                          * somebody just created the page but
1152                          * is yet to initialize the same. So
1153                          * wait for it to initialize.
1154                          */
1155                         page_cache_release(page);
1156                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1157                 if (page) {
1158                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1159                         if (!PageUptodate(page)) {
1160                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1161                                 if (ret) {
1162                                         unlock_page(page);
1163                                         goto err;
1164                                 }
1165                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1166                                                (poff * sb->s_blocksize));
1167                         }
1168                         unlock_page(page);
1169                 }
1170         }
1171         if (page == NULL) {
1172                 ret = -ENOMEM;
1173                 goto err;
1174         }
1175         if (!PageUptodate(page)) {
1176                 ret = -EIO;
1177                 goto err;
1178         }
1179
1180         /* Pages marked accessed already */
1181         e4b->bd_bitmap_page = page;
1182         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1183
1184         block++;
1185         pnum = block / blocks_per_page;
1186         poff = block % blocks_per_page;
1187
1188         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1189         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1190                 if (page)
1191                         page_cache_release(page);
1192                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1193                 if (page) {
1194                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1195                         if (!PageUptodate(page)) {
1196                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1197                                 if (ret) {
1198                                         unlock_page(page);
1199                                         goto err;
1200                                 }
1201                         }
1202                         unlock_page(page);
1203                 }
1204         }
1205         if (page == NULL) {
1206                 ret = -ENOMEM;
1207                 goto err;
1208         }
1209         if (!PageUptodate(page)) {
1210                 ret = -EIO;
1211                 goto err;
1212         }
1213
1214         /* Pages marked accessed already */
1215         e4b->bd_buddy_page = page;
1216         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1217
1218         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1219         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1220
1221         return 0;
1222
1223 err:
1224         if (page)
1225                 page_cache_release(page);
1226         if (e4b->bd_bitmap_page)
1227                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1228         if (e4b->bd_buddy_page)
1229                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1230         e4b->bd_buddy = NULL;
1231         e4b->bd_bitmap = NULL;
1232         return ret;
1233 }
1234
1235 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1236 {
1237         if (e4b->bd_bitmap_page)
1238                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1239         if (e4b->bd_buddy_page)
1240                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1241 }
1242
1243
1244 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1245 {
1246         int order = 1;
1247         void *bb;
1248
1249         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1250         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1251
1252         bb = e4b->bd_buddy;
1253         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1254                 block = block >> 1;
1255                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1256                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1257                         return order;
1258                 }
1259                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1260                 order++;
1261         }
1262         return 0;
1263 }
1264
1265 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1266 {
1267         __u32 *addr;
1268
1269         len = cur + len;
1270         while (cur < len) {
1271                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1272                         /* fast path: clear whole word at once */
1273                         addr = bm + (cur >> 3);
1274                         *addr = 0;
1275                         cur += 32;
1276                         continue;
1277                 }
1278                 mb_clear_bit(cur, bm);
1279                 cur++;
1280         }
1281 }
1282
1283 /* clear bits in given range
1284  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1285  */
1286 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1287 {
1288         __u32 *addr;
1289         int zero_bit = -1;
1290
1291         len = cur + len;
1292         while (cur < len) {
1293                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1294                         /* fast path: clear whole word at once */
1295                         addr = bm + (cur >> 3);
1296                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1297                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1298                         *addr = 0;
1299                         cur += 32;
1300                         continue;
1301                 }
1302                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1303                         zero_bit = cur;
1304                 cur++;
1305         }
1306
1307         return zero_bit;
1308 }
1309
1310 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1311 {
1312         __u32 *addr;
1313
1314         len = cur + len;
1315         while (cur < len) {
1316                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1317                         /* fast path: set whole word at once */
1318                         addr = bm + (cur >> 3);
1319                         *addr = 0xffffffff;
1320                         cur += 32;
1321                         continue;
1322                 }
1323                 mb_set_bit(cur, bm);
1324                 cur++;
1325         }
1326 }
1327
1328 /*
1329  * _________________________________________________________________ */
1330
1331 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1332 {
1333         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1334                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1335                 (*bit) -= side;
1336                 return 1;
1337         }
1338         else {
1339                 (*bit) += side;
1340                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1341                 return -1;
1342         }
1343 }
1344
1345 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1346 {
1347         int max;
1348         int order = 1;
1349         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1350
1351         while (buddy) {
1352                 void *buddy2;
1353
1354                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1355                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1356                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1357                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1358                  * align with upper layer and then go up.
1359                  * Releasing entire group is all about clearing
1360                  * single bit of highest order buddy.
1361                  */
1362
1363                 /* Example:
1364                  * ---------------------------------
1365                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1366                  * ---------------------------------
1367                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1368                  * ---------------------------------
1369                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1370                  *      \_____________________/
1371                  *
1372                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1373                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1374                  * decrease bb_counters and extend range to
1375                  * [0; 6]
1376                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1377                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1378                  * [0; 5].
1379                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1380                  */
1381
1382
1383                 if (first & 1)
1384                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1385                 if (!(last & 1))
1386                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1387                 if (first > last)
1388                         break;
1389                 order++;
1390
1391                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1392                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1393                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1394                         break;
1395                 }
1396                 first >>= 1;
1397                 last >>= 1;
1398                 buddy = buddy2;
1399         }
1400 }
1401
1402 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1403                            int first, int count)
1404 {
1405         int left_is_free = 0;
1406         int right_is_free = 0;
1407         int block;
1408         int last = first + count - 1;
1409         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1410
1411         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1412         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1413         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1414         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1415                 return;
1416
1417         mb_check_buddy(e4b);
1418         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1419
1420         e4b->bd_info->bb_free += count;
1421         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1422                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1423
1424         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1425          * clear range and then check right neighbour
1426          */
1427         if (first != 0)
1428                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1429         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1430         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1431                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1432
1433         if (unlikely(block != -1)) {
1434                 ext4_fsblk_t blocknr;
1435
1436                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1437                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1438                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1439                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1440                                       blocknr,
1441                                       "freeing already freed block "
1442                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1443                                       block);
1444                 /* Mark the block group as corrupt. */
1445                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1446                         &e4b->bd_info->bb_state);
1447                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1448                 goto done;
1449         }
1450
1451         /* let's maintain fragments counter */
1452         if (left_is_free && right_is_free)
1453                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1454         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1455                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1456
1457         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1458          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1459          * zero order checks.
1460          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1461          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1462          */
1463         if (first & 1) {
1464                 first += !left_is_free;
1465                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1466         }
1467         if (!(last & 1)) {
1468                 last -= !right_is_free;
1469                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1470         }
1471
1472         if (first <= last)
1473                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1474
1475 done:
1476         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1477         mb_check_buddy(e4b);
1478 }
1479
1480 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1481                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1482 {
1483         int next = block;
1484         int max, order;
1485         void *buddy;
1486
1487         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1488         BUG_ON(ex == NULL);
1489
1490         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1491         BUG_ON(buddy == NULL);
1492         BUG_ON(block >= max);
1493         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1494                 ex->fe_len = 0;
1495                 ex->fe_start = 0;
1496                 ex->fe_group = 0;
1497                 return 0;
1498         }
1499
1500         /* find actual order */
1501         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1502         block = block >> order;
1503
1504         ex->fe_len = 1 << order;
1505         ex->fe_start = block << order;
1506         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1507
1508         /* calc difference from given start */
1509         next = next - ex->fe_start;
1510         ex->fe_len -= next;
1511         ex->fe_start += next;
1512
1513         while (needed > ex->fe_len &&
1514                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1515
1516                 if (block + 1 >= max)
1517                         break;
1518
1519                 next = (block + 1) * (1 << order);
1520                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1521                         break;
1522
1523                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1524
1525                 block = next >> order;
1526                 ex->fe_len += 1 << order;
1527         }
1528
1529         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1530         return ex->fe_len;
1531 }
1532
1533 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1534 {
1535         int ord;
1536         int mlen = 0;
1537         int max = 0;
1538         int cur;
1539         int start = ex->fe_start;
1540         int len = ex->fe_len;
1541         unsigned ret = 0;
1542         int len0 = len;
1543         void *buddy;
1544
1545         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1546         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1547         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1548         mb_check_buddy(e4b);
1549         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1550
1551         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1552         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1553                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1554
1555         /* let's maintain fragments counter */
1556         if (start != 0)
1557                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1558         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1559                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1560         if (mlen && max)
1561                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1562         else if (!mlen && !max)
1563                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1564
1565         /* let's maintain buddy itself */
1566         while (len) {
1567                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1568
1569                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1570                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1571                         mlen = 1 << ord;
1572                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1573                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1574                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1575                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1576                         start += mlen;
1577                         len -= mlen;
1578                         BUG_ON(len < 0);
1579                         continue;
1580                 }
1581
1582                 /* store for history */
1583                 if (ret == 0)
1584                         ret = len | (ord << 16);
1585
1586                 /* we have to split large buddy */
1587                 BUG_ON(ord <= 0);
1588                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1589                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1590                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1591
1592                 ord--;
1593                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1594                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1595                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1596                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1597                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1598                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1599         }
1600         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1601
1602         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1603         mb_check_buddy(e4b);
1604
1605         return ret;
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Must be called under group lock!
1610  */
1611 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1612                                         struct ext4_buddy *e4b)
1613 {
1614         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1615         int ret;
1616
1617         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1618         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1619
1620         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1621         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1622         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1623
1624         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1625          * allocated blocks for history */
1626         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1627
1628         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1629         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1630         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1631
1632         /*
1633          * take the page reference. We want the page to be pinned
1634          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1635          * group until we update the bitmap. That would mean we
1636          * double allocate blocks. The reference is dropped
1637          * in ext4_mb_release_context
1638          */
1639         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1640         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1641         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1642         get_page(ac->ac_buddy_page);
1643         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1644         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1645                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1646                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1647                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1648                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1649         }
1650 }
1651
1652 /*
1653  * regular allocator, for general purposes allocation
1654  */
1655
1656 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1657                                         struct ext4_buddy *e4b,
1658                                         int finish_group)
1659 {
1660         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1661         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1662         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1663         struct ext4_free_extent ex;
1664         int max;
1665
1666         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1667                 return;
1668         /*
1669          * We don't want to scan for a whole year
1670          */
1671         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1672                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1673                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1674                 return;
1675         }
1676
1677         /*
1678          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1679          */
1680         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1681                 return;
1682
1683         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1684                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1685                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1686                  * when it was found (within this lock-unlock
1687                  * period or not) */
1688                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1689                 if (max >= gex->fe_len) {
1690                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1691                         return;
1692                 }
1693         }
1694 }
1695
1696 /*
1697  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1698  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1699  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1700  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1701  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1702  * mballoc can't find good enough extent.
1703  *
1704  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1705  */
1706 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1707                                         struct ext4_free_extent *ex,
1708                                         struct ext4_buddy *e4b)
1709 {
1710         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1711         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1712
1713         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1714         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1715         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1716         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1717
1718         ac->ac_found++;
1719
1720         /*
1721          * The special case - take what you catch first
1722          */
1723         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1724                 *bex = *ex;
1725                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1726                 return;
1727         }
1728
1729         /*
1730          * Let's check whether the chuck is good enough
1731          */
1732         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1733                 *bex = *ex;
1734                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1735                 return;
1736         }
1737
1738         /*
1739          * If this is first found extent, just store it in the context
1740          */
1741         if (bex->fe_len == 0) {
1742                 *bex = *ex;
1743                 return;
1744         }
1745
1746         /*
1747          * If new found extent is better, store it in the context
1748          */
1749         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1750                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1751                  * larger than previous best one is better */
1752                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1753                         *bex = *ex;
1754         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1755                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1756                  * an extent that still satisfy the request, but is
1757                  * smaller than previous one */
1758                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1759                         *bex = *ex;
1760         }
1761
1762         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1763 }
1764
1765 static noinline_for_stack
1766 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1767                                         struct ext4_buddy *e4b)
1768 {
1769         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1770         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1771         int max;
1772         int err;
1773
1774         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1775         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1776         if (err)
1777                 return err;
1778
1779         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1780         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1781
1782         if (max > 0) {
1783                 ac->ac_b_ex = ex;
1784                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1785         }
1786
1787         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1788         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1789
1790         return 0;
1791 }
1792
1793 static noinline_for_stack
1794 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1795                                 struct ext4_buddy *e4b)
1796 {
1797         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1798         int max;
1799         int err;
1800         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1801         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1802         struct ext4_free_extent ex;
1803
1804         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1805                 return 0;
1806         if (grp->bb_free == 0)
1807                 return 0;
1808
1809         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1810         if (err)
1811                 return err;
1812
1813         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1814                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1815                 return 0;
1816         }
1817
1818         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1819         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1820                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1821         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1822
1823         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1824                 ext4_fsblk_t start;
1825
1826                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1827                         ex.fe_start;
1828                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1829                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1830                         ac->ac_found++;
1831                         ac->ac_b_ex = ex;
1832                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1833                 }
1834         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1835                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1836                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1837                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1838                 ac->ac_found++;
1839                 ac->ac_b_ex = ex;
1840                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1841         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1842                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1843                  * number of blocks to an existing extent */
1844                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1845                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1846                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1847                 ac->ac_found++;
1848                 ac->ac_b_ex = ex;
1849                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1850         }
1851         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1852         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1853
1854         return 0;
1855 }
1856
1857 /*
1858  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1859  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1860  */
1861 static noinline_for_stack
1862 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1863                                         struct ext4_buddy *e4b)
1864 {
1865         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1866         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1867         void *buddy;
1868         int i;
1869         int k;
1870         int max;
1871
1872         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1873         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1874                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1875                         continue;
1876
1877                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1878                 BUG_ON(buddy == NULL);
1879
1880                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1881                 BUG_ON(k >= max);
1882
1883                 ac->ac_found++;
1884
1885                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1886                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1887                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1888
1889                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1890
1891                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1892
1893                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1894                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1895
1896                 break;
1897         }
1898 }
1899
1900 /*
1901  * The routine scans the group and measures all found extents.
1902  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1903  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1904  */
1905 static noinline_for_stack
1906 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1907                                         struct ext4_buddy *e4b)
1908 {
1909         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1910         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1911         struct ext4_free_extent ex;
1912         int i;
1913         int free;
1914
1915         free = e4b->bd_info->bb_free;
1916         BUG_ON(free <= 0);
1917
1918         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1919
1920         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1921                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1922                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1923                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1924                         /*
1925                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1926                          * free blocks even though group info says we
1927                          * we have free blocks
1928                          */
1929                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1930                                         "%d free clusters as per "
1931                                         "group info. But bitmap says 0",
1932                                         free);
1933                         break;
1934                 }
1935
1936                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1937                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1938                 if (free < ex.fe_len) {
1939                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1940                                         "%d free clusters as per "
1941                                         "group info. But got %d blocks",
1942                                         free, ex.fe_len);
1943                         /*
1944                          * The number of free blocks differs. This mostly
1945                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1946                          * without claiming the space.
1947                          */
1948                         break;
1949                 }
1950                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1951                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1952
1953                 i += ex.fe_len;
1954                 free -= ex.fe_len;
1955         }
1956
1957         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1958 }
1959
1960 /*
1961  * This is a special case for storages like raid5
1962  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1963  */
1964 static noinline_for_stack
1965 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1966                                  struct ext4_buddy *e4b)
1967 {
1968         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1969         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1970         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1971         struct ext4_free_extent ex;
1972         ext4_fsblk_t first_group_block;
1973         ext4_fsblk_t a;
1974         ext4_grpblk_t i;
1975         int max;
1976
1977         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1978
1979         /* find first stripe-aligned block in group */
1980         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1981
1982         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1983         do_div(a, sbi->s_stripe);
1984         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1985
1986         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1987                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1988                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1989                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1990                                 ac->ac_found++;
1991                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
1992                                 ac->ac_b_ex = ex;
1993                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1994                                 break;
1995                         }
1996                 }
1997                 i += sbi->s_stripe;
1998         }
1999 }
2000
2001 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
2002 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2003                                 ext4_group_t group, int cr)
2004 {
2005         unsigned free, fragments;
2006         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2007         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2008
2009         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2010
2011         free = grp->bb_free;
2012         if (free == 0)
2013                 return 0;
2014         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2015                 return 0;
2016
2017         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2018                 return 0;
2019
2020         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2021         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2022                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2023                 if (ret)
2024                         return 0;
2025         }
2026
2027         fragments = grp->bb_fragments;
2028         if (fragments == 0)
2029                 return 0;
2030
2031         switch (cr) {
2032         case 0:
2033                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2034
2035                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2036                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2037                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2038                     ((group % flex_size) == 0))
2039                         return 0;
2040
2041                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2042                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2043                         return 1;
2044
2045                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2046                         return 0;
2047
2048                 return 1;
2049         case 1:
2050                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2051                         return 1;
2052                 break;
2053         case 2:
2054                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2055                         return 1;
2056                 break;
2057         case 3:
2058                 return 1;
2059         default:
2060                 BUG();
2061         }
2062
2063         return 0;
2064 }
2065
2066 static noinline_for_stack int
2067 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2068 {
2069         ext4_group_t ngroups, group, i;
2070         int cr;
2071         int err = 0;
2072         struct ext4_sb_info *sbi;
2073         struct super_block *sb;
2074         struct ext4_buddy e4b;
2075
2076         sb = ac->ac_sb;
2077         sbi = EXT4_SB(sb);
2078         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2079         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2080         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2081                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2082
2083         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2084
2085         /* first, try the goal */
2086         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2087         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2088                 goto out;
2089
2090         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2091                 goto out;
2092
2093         /*
2094          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2095          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2096          * try exact allocation using buddy.
2097          */
2098         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2099         ac->ac_2order = 0;
2100         /*
2101          * We search using buddy data only if the order of the request
2102          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2103          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2104          */
2105         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2106                 /*
2107                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2108                  */
2109                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2110                         ac->ac_2order = i - 1;
2111         }
2112
2113         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2114         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2115                 /* TBD: may be hot point */
2116                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2117                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2118                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2119                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2120         }
2121
2122         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2123         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2124         /*
2125          * cr == 0 try to get exact allocation,
2126          * cr == 3  try to get anything
2127          */
2128 repeat:
2129         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2130                 ac->ac_criteria = cr;
2131                 /*
2132                  * searching for the right group start
2133                  * from the goal value specified
2134                  */
2135                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2136
2137                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2138                         cond_resched();
2139                         /*
2140                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2141                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2142                          */
2143                         if (group >= ngroups)
2144                                 group = 0;
2145
2146                         /* This now checks without needing the buddy page */
2147                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2148                                 continue;
2149
2150                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2151                         if (err)
2152                                 goto out;
2153
2154                         ext4_lock_group(sb, group);
2155
2156                         /*
2157                          * We need to check again after locking the
2158                          * block group
2159                          */
2160                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2161                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2162                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2163                                 continue;
2164                         }
2165
2166                         ac->ac_groups_scanned++;
2167                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2168                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2169                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2170                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2171                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2172                         else
2173                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2174
2175                         ext4_unlock_group(sb, group);
2176                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2177
2178                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2179                                 break;
2180                 }
2181         }
2182
2183         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2184             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2185                 /*
2186                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2187                  * the best chunk we've found so far
2188                  */
2189
2190                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2191                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2192                         /*
2193                          * Someone more lucky has already allocated it.
2194                          * The only thing we can do is just take first
2195                          * found block(s)
2196                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2197                          */
2198                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2199                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2200                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2201                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2202                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2203                         cr = 3;
2204                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2205                         goto repeat;
2206                 }
2207         }
2208 out:
2209         return err;
2210 }
2211
2212 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2213 {
2214         struct super_block *sb = seq->private;
2215         ext4_group_t group;
2216
2217         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2218                 return NULL;
2219         group = *pos + 1;
2220         return (void *) ((unsigned long) group);
2221 }
2222
2223 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2224 {
2225         struct super_block *sb = seq->private;
2226         ext4_group_t group;
2227
2228         ++*pos;
2229         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2230                 return NULL;
2231         group = *pos + 1;
2232         return (void *) ((unsigned long) group);
2233 }
2234
2235 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2236 {
2237         struct super_block *sb = seq->private;
2238         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2239         int i;
2240         int err, buddy_loaded = 0;
2241         struct ext4_buddy e4b;
2242         struct ext4_group_info *grinfo;
2243         struct sg {
2244                 struct ext4_group_info info;
2245                 ext4_grpblk_t counters[16];
2246         } sg;
2247
2248         group--;
2249         if (group == 0)
2250                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2251                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2252                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2253                            "group", "free", "frags", "first",
2254                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2255                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2256
2257         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2258                 sizeof(struct ext4_group_info);
2259         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2260         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2261         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2262                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2263                 if (err) {
2264                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2265                         return 0;
2266                 }
2267                 buddy_loaded = 1;
2268         }
2269
2270         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2271
2272         if (buddy_loaded)
2273                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2274
2275         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2276                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2277         for (i = 0; i <= 13; i++)
2278                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2279                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2280         seq_printf(seq, " ]\n");
2281
2282         return 0;
2283 }
2284
2285 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2286 {
2287 }
2288
2289 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2290         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2291         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2292         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2293         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2294 };
2295
2296 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2297 {
2298         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2299         int rc;
2300
2301         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2302         if (rc == 0) {
2303                 struct seq_file *m = file->private_data;
2304                 m->private = sb;
2305         }
2306         return rc;
2307
2308 }
2309
2310 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2311         .owner          = THIS_MODULE,
2312         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2313         .read           = seq_read,
2314         .llseek         = seq_lseek,
2315         .release        = seq_release,
2316 };
2317
2318 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2319 {
2320         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2321         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2322
2323         BUG_ON(!cachep);
2324         return cachep;
2325 }
2326
2327 /*
2328  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2329  * of groups
2330  */
2331 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2332 {
2333         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2334         unsigned size;
2335         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2336
2337         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2338                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2339         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2340                 return 0;
2341
2342         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2343         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2344         if (!new_groupinfo) {
2345                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2346                 return -ENOMEM;
2347         }
2348         if (sbi->s_group_info) {
2349                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2350                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2351                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2352         }
2353         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2354         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2355         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2356                    sbi->s_group_info_size);
2357         return 0;
2358 }
2359
2360 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2361 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2362                           struct ext4_group_desc *desc)
2363 {
2364         int i;
2365         int metalen = 0;
2366         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2367         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2368         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2369
2370         /*
2371          * First check if this group is the first of a reserved block.
2372          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2373          * to ext4_group_info structures
2374          */
2375         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2376                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2377                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2378                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2379                 if (meta_group_info == NULL) {
2380                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2381                                  "for a buddy group");
2382                         goto exit_meta_group_info;
2383                 }
2384                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2385                         meta_group_info;
2386         }
2387
2388         meta_group_info =
2389                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2390         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2391
2392         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2393         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2394                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2395                 goto exit_group_info;
2396         }
2397         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2398                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2399
2400         /*
2401          * initialize bb_free to be able to skip
2402          * empty groups without initialization
2403          */
2404         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2405                 meta_group_info[i]->bb_free =
2406                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2407         } else {
2408                 meta_group_info[i]->bb_free =
2409                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2410         }
2411
2412         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2413         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2414         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2415         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2416
2417 #ifdef DOUBLE_CHECK
2418         {
2419                 struct buffer_head *bh;
2420                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2421                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2422                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2423                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2424                 BUG_ON(bh == NULL);
2425                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2426                         sb->s_blocksize);
2427                 put_bh(bh);
2428         }
2429 #endif
2430
2431         return 0;
2432
2433 exit_group_info:
2434         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2435         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2436                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2437                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2438         }
2439 exit_meta_group_info:
2440         return -ENOMEM;
2441 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2442
2443 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2444 {
2445         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2446         ext4_group_t i;
2447         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2448         int err;
2449         struct ext4_group_desc *desc;
2450         struct kmem_cache *cachep;
2451
2452         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2453         if (err)
2454                 return err;
2455
2456         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2457         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2458                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2459                 goto err_freesgi;
2460         }
2461         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2462          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2463          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2464          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2465         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2466         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2467         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2468                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2469                 if (desc == NULL) {
2470                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2471                         goto err_freebuddy;
2472                 }
2473                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2474                         goto err_freebuddy;
2475         }
2476
2477         return 0;
2478
2479 err_freebuddy:
2480         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2481         while (i-- > 0)
2482                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2483         i = sbi->s_group_info_size;
2484         while (i-- > 0)
2485                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2486         iput(sbi->s_buddy_cache);
2487 err_freesgi:
2488         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2489         return -ENOMEM;
2490 }
2491
2492 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2493 {
2494         int i;
2495
2496         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2497                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2498                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2499                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2500         }
2501 }
2502
2503 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2504 {
2505         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2506         int slab_size;
2507         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2508         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2509         struct kmem_cache *cachep;
2510
2511         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2512                 return -EINVAL;
2513
2514         if (unlikely(cache_index < 0))
2515                 cache_index = 0;
2516
2517         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2518         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2519                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2520                 return 0;       /* Already created */
2521         }
2522
2523         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2524                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2525
2526         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2527                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2528                                         NULL);
2529
2530         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2531
2532         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2533         if (!cachep) {
2534                 printk(KERN_EMERG
2535                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2536                 return -ENOMEM;
2537         }
2538
2539         return 0;
2540 }
2541
2542 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2543 {
2544         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2545         unsigned i, j;
2546         unsigned offset;
2547         unsigned max;
2548         int ret;
2549
2550         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2551
2552         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2553         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2554                 ret = -ENOMEM;
2555                 goto out;
2556         }
2557
2558         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2559         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2560         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2561                 ret = -ENOMEM;
2562                 goto out;
2563         }
2564
2565         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2566         if (ret < 0)
2567                 goto out;
2568
2569         /* order 0 is regular bitmap */
2570         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2571         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2572
2573         i = 1;
2574         offset = 0;
2575         max = sb->s_blocksize << 2;
2576         do {
2577                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2578                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2579                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2580                 max = max >> 1;
2581                 i++;
2582         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2583
2584         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2585         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2586
2587         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2588         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2589         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2590         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2591         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2592         /*
2593          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2594          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2595          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2596          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2597          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2598          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2599          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2600          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2601          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2602          * which seems reasonable as a default.
2603          */
2604         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2605                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2606         /*
2607          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2608          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2609          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2610          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2611          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2612          * the stripes.
2613          */
2614         if (sbi->s_stripe > 1) {
2615                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2616                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2617         }
2618
2619         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2620         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2621                 ret = -ENOMEM;
2622                 goto out;
2623         }
2624         for_each_possible_cpu(i) {
2625                 struct ext4_locality_group *lg;
2626                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2627                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2628                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2629                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2630                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2631         }
2632
2633         /* init file for buddy data */
2634         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2635         if (ret != 0)
2636                 goto out_free_locality_groups;
2637
2638         if (sbi->s_proc)
2639                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2640                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2641
2642         return 0;
2643
2644 out_free_locality_groups:
2645         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2646         sbi->s_locality_groups = NULL;
2647 out:
2648         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2649         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2650         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2651         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2652         return ret;
2653 }
2654
2655 /* need to called with the ext4 group lock held */
2656 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2657 {
2658         struct ext4_prealloc_space *pa;
2659         struct list_head *cur, *tmp;
2660         int count = 0;
2661
2662         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2663                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2664                 list_del(&pa->pa_group_list);
2665                 count++;
2666                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2667         }
2668         if (count)
2669                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2670
2671 }
2672
2673 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2674 {
2675         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2676         ext4_group_t i;
2677         int num_meta_group_infos;
2678         struct ext4_group_info *grinfo;
2679         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2680         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2681
2682         if (sbi->s_proc)
2683                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2684
2685         if (sbi->s_group_info) {
2686                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2687                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2688 #ifdef DOUBLE_CHECK
2689                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2690 #endif
2691                         ext4_lock_group(sb, i);
2692                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2693                         ext4_unlock_group(sb, i);
2694                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2695                 }
2696                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2697                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2698                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2699                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2700                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2701                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2702         }
2703         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2704         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2705         if (sbi->s_buddy_cache)
2706                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2707         if (sbi->s_mb_stats) {
2708                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2709                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2710                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2711                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2712                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2713                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2714                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2715                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2716                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2717                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2718                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2719                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2720                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2721                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2722                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2723                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2724                                 sbi->s_mb_generation_time);
2725                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2726                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2727                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2728                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2729         }
2730
2731         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2732
2733         return 0;
2734 }
2735
2736 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2737                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2738 {
2739         ext4_fsblk_t discard_block;
2740
2741         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2742                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2743         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2744         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2745                         (unsigned long long) discard_block, count);
2746         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2747 }
2748
2749 /*
2750  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2751  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2752  */
2753 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2754                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2755                                     int rc)
2756 {
2757         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2758         struct ext4_buddy e4b;
2759         struct ext4_group_info *db;
2760         int err, count = 0, count2 = 0;
2761
2762         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2763                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2764
2765         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2766                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2767                                          entry->efd_start_cluster,
2768                                          entry->efd_count);
2769                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2770                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2771                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2772                                  " with %d", entry->efd_group,
2773                                  entry->efd_start_cluster,
2774                                  entry->efd_count, err);
2775         }
2776
2777         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2778         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2779         BUG_ON(err != 0);
2780
2781
2782         db = e4b.bd_info;
2783         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2784         count += entry->efd_count;
2785         count2++;
2786         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2787         /* Take it out of per group rb tree */
2788         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2789         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2790
2791         /*
2792          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2793          * ext4_trim_fs can trim it.
2794          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2795          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2796          */
2797         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2798                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2799
2800         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2801                 /* No more items in the per group rb tree
2802                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2803                  */
2804                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2805                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2806         }
2807         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2808         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2809         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2810
2811         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2812 }
2813
2814 int __init ext4_init_mballoc(void)
2815 {
2816         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2817                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2818         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2819                 return -ENOMEM;
2820
2821         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2822                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2823         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2824                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2825                 return -ENOMEM;
2826         }
2827
2828         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2829                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2830         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2831                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2832                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2833                 return -ENOMEM;
2834         }
2835         return 0;
2836 }
2837
2838 void ext4_exit_mballoc(void)
2839 {
2840         /*
2841          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2842          * before destroying the slab cache.
2843          */
2844         rcu_barrier();
2845         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2846         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2847         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2848         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2849 }
2850
2851
2852 /*
2853  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2854  * Returns 0 if success or error code
2855  */
2856 static noinline_for_stack int
2857 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2858                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2859 {
2860         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2861         struct ext4_group_desc *gdp;
2862         struct buffer_head *gdp_bh;
2863         struct ext4_sb_info *sbi;
2864         struct super_block *sb;
2865         ext4_fsblk_t block;
2866         int err, len;
2867
2868         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2869         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2870
2871         sb = ac->ac_sb;
2872         sbi = EXT4_SB(sb);
2873
2874         err = -EIO;
2875         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2876         if (!bitmap_bh)
2877                 goto out_err;
2878
2879         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2880         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2881         if (err)
2882                 goto out_err;
2883
2884         err = -EIO;
2885         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2886         if (!gdp)
2887                 goto out_err;
2888
2889         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2890                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2891
2892         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2893         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2894         if (err)
2895                 goto out_err;
2896
2897         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2898
2899         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2900         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2901                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2902                            "fs metadata", block, block+len);
2903                 /* File system mounted not to panic on error
2904                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2905                  * We leak some of the blocks here.
2906                  */
2907                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2908                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2909                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2910                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2911                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2912                 if (!err)
2913                         err = -EAGAIN;
2914                 goto out_err;
2915         }
2916
2917         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2918 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2919         {
2920                 int i;
2921                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2922                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2923                                                 bitmap_bh->b_data));
2924                 }
2925         }
2926 #endif
2927         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2928                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2929         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2930                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2931                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2932                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2933                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2934         }
2935         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2936         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2937         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2938         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2939
2940         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2941         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2942         /*
2943          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2944          */
2945         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2946                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2947                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2948                                    reserv_clstrs);
2949
2950         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2951                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2952                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2953                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2954                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2955         }
2956
2957         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2958         if (err)
2959                 goto out_err;
2960         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2961
2962 out_err:
2963         brelse(bitmap_bh);
2964         return err;
2965 }
2966
2967 /*
2968  * here we normalize request for locality group
2969  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2970  * s_strip if we set the same via mount option.
2971  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2972  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2973  *
2974  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2975  */
2976 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2977 {
2978         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2979         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2980
2981         BUG_ON(lg == NULL);
2982         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2983         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2984                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2985 }
2986
2987 /*
2988  * Normalization means making request better in terms of
2989  * size and alignment
2990  */
2991 static noinline_for_stack void
2992 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2993                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2994 {
2995         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2996         int bsbits, max;
2997         ext4_lblk_t end;
2998         loff_t size, start_off;
2999         loff_t orig_size __maybe_unused;
3000         ext4_lblk_t start;
3001         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3002         struct ext4_prealloc_space *pa;
3003
3004         /* do normalize only data requests, metadata requests
3005            do not need preallocation */
3006         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3007                 return;
3008
3009         /* sometime caller may want exact blocks */
3010         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3011                 return;
3012
3013         /* caller may indicate that preallocation isn't
3014          * required (it's a tail, for example) */
3015         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3016                 return;
3017
3018         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3019                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3020                 return ;
3021         }
3022
3023         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3024
3025         /* first, let's learn actual file size
3026          * given current request is allocated */
3027         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3028         size = size << bsbits;
3029         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3030                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3031         orig_size = size;
3032
3033         /* max size of free chunks */
3034         max = 2 << bsbits;
3035
3036 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3037                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3038
3039         /* first, try to predict filesize */
3040         /* XXX: should this table be tunable? */
3041         start_off = 0;
3042         if (size <= 16 * 1024) {
3043                 size = 16 * 1024;
3044         } else if (size <= 32 * 1024) {
3045                 size = 32 * 1024;
3046         } else if (size <= 64 * 1024) {
3047                 size = 64 * 1024;
3048         } else if (size <= 128 * 1024) {
3049                 size = 128 * 1024;
3050         } else if (size <= 256 * 1024) {
3051                 size = 256 * 1024;
3052         } else if (size <= 512 * 1024) {
3053                 size = 512 * 1024;
3054         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3055                 size = 1024 * 1024;
3056         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3057                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3058                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3059                 size = 2 * 1024 * 1024;
3060         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3061                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3062                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3063                 size = 4 * 1024 * 1024;
3064         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3065                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3066                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3067                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3068                 size = 8 * 1024 * 1024;
3069         } else {
3070                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3071                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3072         }
3073         size = size >> bsbits;
3074         start = start_off >> bsbits;
3075
3076         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3077         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3078                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3079                 start = ar->lleft + 1;
3080         }
3081         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3082                 size -= start + size - ar->lright;
3083
3084         end = start + size;
3085
3086         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3087         rcu_read_lock();
3088         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3089                 ext4_lblk_t pa_end;
3090
3091                 if (pa->pa_deleted)
3092                         continue;
3093                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3094                 if (pa->pa_deleted) {
3095                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3096                         continue;
3097                 }
3098
3099                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3100                                                   pa->pa_len);
3101
3102                 /* PA must not overlap original request */
3103                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3104                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3105
3106                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3107                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3108                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3109                         continue;
3110                 }
3111                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3112
3113                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3114                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3115                         BUG_ON(pa_end < start);
3116                         start = pa_end;
3117                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3118                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3119                         end = pa->pa_lstart;
3120                 }
3121                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3122         }
3123         rcu_read_unlock();
3124         size = end - start;
3125
3126         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3127         rcu_read_lock();
3128         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3129                 ext4_lblk_t pa_end;
3130
3131                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3132                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3133                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3134                                                           pa->pa_len);
3135                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3136                 }
3137                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3138         }
3139         rcu_read_unlock();
3140
3141         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3142                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3143                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3144                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3145                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3146                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3147         }
3148         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3149                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3150         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3151
3152         /* now prepare goal request */
3153
3154         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3155          * placement or satisfy big request as is */
3156         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3157         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3158
3159         /* define goal start in order to merge */
3160         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3161                 /* merge to the right */
3162                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3163                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3164                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3165                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3166         }
3167         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3168                 /* merge to the left */
3169                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3170                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3171                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3172                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3173         }
3174
3175         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3176                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3177 }
3178
3179 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3180 {
3181         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3182
3183         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3184                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3185                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3186                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3187                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3188                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3189                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3190                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3191                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3192                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3193                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3194         }
3195
3196         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3197                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3198         else
3199                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3200 }
3201
3202 /*
3203  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3204  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3205  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3206  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3207  */
3208 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3209 {
3210         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3211
3212         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3213                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3214 }
3215
3216 /*
3217  * use blocks preallocated to inode
3218  */
3219 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3220                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3221 {
3222         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3223         ext4_fsblk_t start;
3224         ext4_fsblk_t end;
3225         int len;
3226
3227         /* found preallocated blocks, use them */
3228         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3229         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3230                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3231         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3232         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3233                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3234         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3235         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3236         ac->ac_pa = pa;
3237
3238         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3239         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3240         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3241         pa->pa_free -= len;
3242
3243         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3244 }
3245
3246 /*
3247  * use blocks preallocated to locality group
3248  */
3249 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3250                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3251 {
3252         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3253
3254         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3255                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3256                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3257         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3258         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3259         ac->ac_pa = pa;
3260
3261         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3262          * possible race when the group is being loaded concurrently
3263          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3264          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3265          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3266          */
3267         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3268 }
3269
3270 /*
3271  * Return the prealloc space that have minimal distance
3272  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3273  * space that is having currently known minimal distance
3274  * from the goal block.
3275  */
3276 static struct ext4_prealloc_space *
3277 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3278                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3279                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3280 {
3281         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3282
3283         if (cpa == NULL) {
3284                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3285                 return pa;
3286         }
3287         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3288         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3289
3290         if (cur_distance <= new_distance)
3291                 return cpa;
3292
3293         /* drop the previous reference */
3294         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3295         atomic_inc(&pa->pa_count);
3296         return pa;
3297 }
3298
3299 /*
3300  * search goal blocks in preallocated space
3301  */
3302 static noinline_for_stack int
3303 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3304 {
3305         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3306         int order, i;
3307         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3308         struct ext4_locality_group *lg;
3309         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3310         ext4_fsblk_t goal_block;
3311
3312         /* only data can be preallocated */
3313         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3314                 return 0;
3315
3316         /* first, try per-file preallocation */
3317         rcu_read_lock();
3318         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3319
3320                 /* all fields in this condition don't change,
3321                  * so we can skip locking for them */
3322                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3323                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3324                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3325                         continue;
3326
3327                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3328                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3329                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3330                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3331                         continue;
3332
3333                 /* found preallocated blocks, use them */
3334                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3335                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3336                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3337                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3338                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3339                         ac->ac_criteria = 10;
3340                         rcu_read_unlock();
3341                         return 1;
3342                 }
3343                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3344         }
3345         rcu_read_unlock();
3346
3347         /* can we use group allocation? */
3348         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3349                 return 0;
3350
3351         /* inode may have no locality group for some reason */
3352         lg = ac->ac_lg;
3353         if (lg == NULL)
3354                 return 0;
3355         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3356         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3357                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3358                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3359
3360         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3361         /*
3362          * search for the prealloc space that is having
3363          * minimal distance from the goal block.
3364          */
3365         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3366                 rcu_read_lock();
3367                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3368                                         pa_inode_list) {
3369                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3370                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3371                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3372
3373                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3374                                                                 pa, cpa);
3375                         }
3376                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3377                 }
3378                 rcu_read_unlock();
3379         }
3380         if (cpa) {
3381                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3382                 ac->ac_criteria = 20;
3383                 return 1;
3384         }
3385         return 0;
3386 }
3387
3388 /*
3389  * the function goes through all block freed in the group
3390  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3391  * buddy must be generated from this bitmap
3392  * Need to be called with the ext4 group lock held
3393  */
3394 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3395                                                 ext4_group_t group)
3396 {
3397         struct rb_node *n;
3398         struct ext4_group_info *grp;
3399         struct ext4_free_data *entry;
3400
3401         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3402         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3403
3404         while (n) {
3405                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3406                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3407                 n = rb_next(n);
3408         }
3409         return;
3410 }
3411
3412 /*
3413  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3414  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3415  * Need to be called with ext4 group lock held
3416  */
3417 static noinline_for_stack
3418 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3419                                         ext4_group_t group)
3420 {
3421         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3422         struct ext4_prealloc_space *pa;
3423         struct list_head *cur;
3424         ext4_group_t groupnr;
3425         ext4_grpblk_t start;
3426         int preallocated = 0;
3427         int len;
3428
3429         /* all form of preallocation discards first load group,
3430          * so the only competing code is preallocation use.
3431          * we don't need any locking here
3432          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3433          * otherwise we could leave used blocks available for
3434          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3435          * is dropping preallocation
3436          */
3437         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3438                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3439                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3440                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3441                                              &groupnr, &start);
3442                 len = pa->pa_len;
3443                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3444                 if (unlikely(len == 0))
3445                         continue;
3446                 BUG_ON(groupnr != group);
3447                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3448                 preallocated += len;
3449         }
3450         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3451 }
3452
3453 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3454 {
3455         struct ext4_prealloc_space *pa;
3456         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3457
3458         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3459         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3460         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3461 }
3462
3463 /*
3464  * drops a reference to preallocated space descriptor
3465  * if this was the last reference and the space is consumed
3466  */
3467 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3468                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3469 {
3470         ext4_group_t grp;
3471         ext4_fsblk_t grp_blk;
3472
3473         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3474         spin_lock(&pa->pa_lock);
3475         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3476                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3477                 return;
3478         }
3479
3480         if (pa->pa_deleted == 1) {
3481                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3482                 return;
3483         }
3484
3485         pa->pa_deleted = 1;
3486         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3487
3488         grp_blk = pa->pa_pstart;
3489         /*
3490          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3491          * next group when pa is used up
3492          */
3493         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3494                 grp_blk--;
3495
3496         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3497
3498         /*
3499          * possible race:
3500          *
3501          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3502          *                                      find block B in PA
3503          *  copy on-disk bitmap to buddy
3504          *                                      mark B in on-disk bitmap
3505          *                                      drop PA from group
3506          *  mark all PAs in buddy
3507          *
3508          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3509          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3510          * against that pair
3511          */
3512         ext4_lock_group(sb, grp);
3513         list_del(&pa->pa_group_list);
3514         ext4_unlock_group(sb, grp);
3515
3516         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3517         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3518         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3519
3520         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3521 }
3522
3523 /*
3524  * creates new preallocated space for given inode
3525  */
3526 static noinline_for_stack int
3527 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3528 {
3529         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3530         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3531         struct ext4_prealloc_space *pa;
3532         struct ext4_group_info *grp;
3533         struct ext4_inode_info *ei;
3534
3535         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3536         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3537         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3538         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3539
3540         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3541         if (pa == NULL)
3542                 return -ENOMEM;
3543
3544         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3545                 int winl;
3546                 int wins;
3547                 int win;
3548                 int offs;
3549
3550                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3551                  * so, found space must get proper lstart
3552                  * to cover original request */
3553                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3554                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3555
3556                 /* we're limited by original request in that
3557                  * logical block must be covered any way
3558                  * winl is window we can move our chunk within */
3559                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3560
3561                 /* also, we should cover whole original request */
3562                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3563
3564                 /* the smallest one defines real window */
3565                 win = min(winl, wins);
3566
3567                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3568                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3569                 if (offs && offs < win)
3570                         win = offs;
3571
3572                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3573                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3574                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3575                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3576         }
3577
3578         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3579          * allocated blocks for history */
3580         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3581
3582         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3583         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3584         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3585         pa->pa_free = pa->pa_len;
3586         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3587         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3588         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3589         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3590         pa->pa_deleted = 0;
3591         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3592
3593         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3594                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3595         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3596
3597         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3598         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3599
3600         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3601         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3602
3603         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3604         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3605
3606         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3607         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3608         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3609
3610         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3611         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3612         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3613
3614         return 0;
3615 }
3616
3617 /*
3618  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3619  */
3620 static noinline_for_stack int
3621 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3622 {
3623         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3624         struct ext4_locality_group *lg;
3625         struct ext4_prealloc_space *pa;
3626         struct ext4_group_info *grp;
3627
3628         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3629         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3630         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3631         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3632
3633         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3634         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3635         if (pa == NULL)
3636                 return -ENOMEM;
3637
3638         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3639          * allocated blocks for history */
3640         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3641
3642         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3643         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3644         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3645         pa->pa_free = pa->pa_len;
3646         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3647         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3648         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3649         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3650         pa->pa_deleted = 0;
3651         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3652
3653         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3654                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3655         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3656
3657         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3658         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3659
3660         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3661         lg = ac->ac_lg;
3662         BUG_ON(lg == NULL);
3663
3664         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3665         pa->pa_inode = NULL;
3666
3667         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3668         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3669         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3670
3671         /*
3672          * We will later add the new pa to the right bucket
3673          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3674          */
3675         return 0;
3676 }
3677
3678 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3679 {
3680         int err;
3681
3682         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3683                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3684         else
3685                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3686         return err;
3687 }
3688
3689 /*
3690  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3691  * in-core bitmap and buddy.
3692  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3693  * nobody else can find/use it.
3694  * the caller MUST hold group/inode locks.
3695  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3696  */
3697 static noinline_for_stack int
3698 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3699                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3700 {
3701         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3702         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3703         unsigned int end;
3704         unsigned int next;
3705         ext4_group_t group;
3706         ext4_grpblk_t bit;
3707         unsigned long long grp_blk_start;
3708         int err = 0;
3709         int free = 0;
3710
3711         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3712         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3713         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3714         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3715         end = bit + pa->pa_len;
3716
3717         while (bit < end) {
3718                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3719                 if (bit >= end)
3720                         break;
3721                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3722                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3723                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3724                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3725                 free += next - bit;
3726
3727                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3728                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3729                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3730                                                next - bit);
3731                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3732                 bit = next + 1;
3733         }
3734         if (free != pa->pa_free) {
3735                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3736                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3737                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3738                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3739                          (unsigned long) pa->pa_len);
3740                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3741                                         free, pa->pa_free);
3742                 /*
3743                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3744                  * from the bitmap and continue.
3745                  */
3746         }
3747         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3748
3749         return err;
3750 }
3751
3752 static noinline_for_stack int
3753 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3754                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3755 {
3756         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3757         ext4_group_t group;
3758         ext4_grpblk_t bit;
3759
3760         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3761         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3762         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3763         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3764         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3765         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3766         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3767
3768         return 0;
3769 }
3770
3771 /*
3772  * releases all preallocations in given group
3773  *
3774  * first, we need to decide discard policy:
3775  * - when do we discard
3776  *   1) ENOSPC
3777  * - how many do we discard
3778  *   1) how many requested
3779  */
3780 static noinline_for_stack int
3781 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3782                                         ext4_group_t group, int needed)
3783 {
3784         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3785         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3786         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3787         struct list_head list;
3788         struct ext4_buddy e4b;
3789         int err;
3790         int busy = 0;
3791         int free = 0;
3792
3793         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3794
3795         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3796                 return 0;
3797
3798         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3799         if (bitmap_bh == NULL) {
3800                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3801                 return 0;
3802         }
3803
3804         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3805         if (err) {
3806                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3807                 put_bh(bitmap_bh);
3808                 return 0;
3809         }
3810
3811         if (needed == 0)
3812                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3813
3814         INIT_LIST_HEAD(&list);
3815 repeat:
3816         ext4_lock_group(sb, group);
3817         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3818                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3819                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3820                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3821                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3822                         busy = 1;
3823                         continue;
3824                 }
3825                 if (pa->pa_deleted) {
3826                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3827                         continue;
3828                 }
3829
3830                 /* seems this one can be freed ... */
3831                 pa->pa_deleted = 1;
3832
3833                 /* we can trust pa_free ... */
3834                 free += pa->pa_free;
3835
3836                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3837
3838                 list_del(&pa->pa_group_list);
3839                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3840         }
3841
3842         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3843         if (free < needed && busy) {
3844                 busy = 0;
3845                 ext4_unlock_group(sb, group);
3846                 cond_resched();
3847                 goto repeat;
3848         }
3849
3850         /* found anything to free? */
3851         if (list_empty(&list)) {
3852                 BUG_ON(free != 0);
3853                 goto out;
3854         }
3855
3856         /* now free all selected PAs */
3857         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3858
3859                 /* remove from object (inode or locality group) */
3860                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3861                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3862                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3863
3864                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3865                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3866                 else
3867                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3868
3869                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3870                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3871         }
3872
3873 out:
3874         ext4_unlock_group(sb, group);
3875         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3876         put_bh(bitmap_bh);
3877         return free;
3878 }
3879
3880 /*
3881  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3882  *
3883  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3884  * We don't want another block to be served from the prealloc
3885  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3886  *
3887  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3888  */
3889 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3890 {
3891         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3892         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3893         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3894         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3895         ext4_group_t group = 0;
3896         struct list_head list;
3897         struct ext4_buddy e4b;
3898         int err;
3899
3900         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3901                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3902                 return;
3903         }
3904
3905         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3906         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3907
3908         INIT_LIST_HEAD(&list);
3909
3910 repeat:
3911         /* first, collect all pa's in the inode */
3912         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3913         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3914                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3915                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3916                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3917                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3918                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3919                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3920                          * use preallocation while we're discarding it */
3921                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3922                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3923                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3924                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3925                         WARN_ON(1);
3926                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3927                         goto repeat;
3928
3929                 }
3930                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3931                         pa->pa_deleted = 1;
3932                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3933                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3934                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3935                         continue;
3936                 }
3937
3938                 /* someone is deleting pa right now */
3939                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3940                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3941
3942                 /* we have to wait here because pa_deleted
3943                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3944                  * the list. as we might be called from
3945                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3946                  * and concurrent thread which is unlinking
3947                  * pa from inode's list may access already
3948                  * freed memory, bad-bad-bad */
3949
3950                 /* XXX: if this happens too often, we can
3951                  * add a flag to force wait only in case
3952                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3953                  * regular truncate */
3954                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3955                 goto repeat;
3956         }
3957         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3958
3959         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3960                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3961                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3962
3963                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3964                 if (err) {
3965                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3966                                         group);
3967                         continue;
3968                 }
3969
3970                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3971                 if (bitmap_bh == NULL) {
3972                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3973                                         group);
3974                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3975                         continue;
3976                 }
3977
3978                 ext4_lock_group(sb, group);
3979                 list_del(&pa->pa_group_list);
3980                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3981                 ext4_unlock_group(sb, group);
3982
3983                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3984                 put_bh(bitmap_bh);
3985
3986                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3987                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3988         }
3989 }
3990
3991 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3992 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3993 {
3994         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3995         ext4_group_t ngroups, i;
3996
3997         if (!ext4_mballoc_debug ||
3998             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3999                 return;
4000
4001         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4002                         " Allocation context details:");
4003         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4004                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4005         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4006                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4007                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4008                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4009                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4010                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4011                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4012                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4013                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4014                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4015                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4016                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4017                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4018                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4019                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4020                         (int)ac->ac_criteria);
4021         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4022         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4023         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4024         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4025                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4026                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4027                 ext4_grpblk_t start;
4028                 struct list_head *cur;
4029                 ext4_lock_group(sb, i);
4030                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4031                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4032                                         pa_group_list);
4033                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4034                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4035                                                      NULL, &start);
4036                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4037                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4038                                start, pa->pa_len);
4039                 }
4040                 ext4_unlock_group(sb, i);
4041
4042                 if (grp->bb_free == 0)
4043                         continue;
4044                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4045                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4046         }
4047         printk(KERN_ERR "\n");
4048 }
4049 #else
4050 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4051 {
4052         return;
4053 }
4054 #endif
4055
4056 /*
4057  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4058  * file is determined by the current size or the resulting size after
4059  * allocation which ever is larger
4060  *
4061  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4062  */
4063 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4064 {
4065         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4066         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4067         loff_t size, isize;
4068
4069         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4070                 return;
4071
4072         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4073                 return;
4074
4075         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4076         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4077                 >> bsbits;
4078
4079         if ((size == isize) &&
4080             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4081             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4082                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4083                 return;
4084         }
4085
4086         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4087                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4088                 return;
4089         }
4090
4091         /* don't use group allocation for large files */
4092         size = max(size, isize);
4093         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4094                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4095                 return;
4096         }
4097
4098         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4099         /*
4100          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4101          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4102          * request from multiple CPUs.
4103          */
4104         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4105
4106         /* we're going to use group allocation */
4107         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4108
4109         /* serialize all allocations in the group */
4110         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4111 }
4112
4113 static noinline_for_stack int
4114 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4115                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4116 {
4117         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4118         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4119         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4120         ext4_group_t group;
4121         unsigned int len;
4122         ext4_fsblk_t goal;
4123         ext4_grpblk_t block;
4124
4125         /* we can't allocate > group size */
4126         len = ar->len;
4127
4128         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4129         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4130                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4131
4132         /* start searching from the goal */
4133         goal = ar->goal;
4134         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4135                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4136                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4137         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4138
4139         /* set up allocation goals */
4140         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4141         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4142         ac->ac_sb = sb;
4143         ac->ac_inode = ar->inode;
4144         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4145         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4146         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4147         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4148         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4149         ac->ac_flags = ar->flags;
4150
4151         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4152          * locality group. this is a policy, actually */
4153         ext4_mb_group_or_file(ac);
4154
4155         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4156                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4157                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4158                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4159                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4160                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4161                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4162         return 0;
4163
4164 }
4165
4166 static noinline_for_stack void
4167 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4168                                         struct ext4_locality_group *lg,
4169                                         int order, int total_entries)
4170 {
4171         ext4_group_t group = 0;
4172         struct ext4_buddy e4b;
4173         struct list_head discard_list;
4174         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4175
4176         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4177
4178         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4179
4180         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4181         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4182                                                 pa_inode_list) {
4183                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4184                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4185                         /*
4186                          * This is the pa that we just used
4187                          * for block allocation. So don't
4188                          * free that
4189                          */
4190                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4191                         continue;
4192                 }
4193                 if (pa->pa_deleted) {
4194                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4195                         continue;
4196                 }
4197                 /* only lg prealloc space */
4198                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4199
4200                 /* seems this one can be freed ... */
4201                 pa->pa_deleted = 1;
4202                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4203
4204                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4205                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4206
4207                 total_entries--;
4208                 if (total_entries <= 5) {
4209                         /*
4210                          * we want to keep only 5 entries
4211                          * allowing it to grow to 8. This
4212                          * mak sure we don't call discard
4213                          * soon for this list.
4214                          */
4215                         break;
4216                 }
4217         }
4218         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4219
4220         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4221
4222                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4223                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4224                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4225                                         group);
4226                         continue;
4227                 }
4228                 ext4_lock_group(sb, group);
4229                 list_del(&pa->pa_group_list);
4230                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4231                 ext4_unlock_group(sb, group);
4232
4233                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4234                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4235                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4236         }
4237 }
4238
4239 /*
4240  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4241  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4242  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4243  *
4244  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4245  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4246  */
4247
4248 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4249 {
4250         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4251         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4252         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4253         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4254
4255         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4256         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4257                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4258                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4259         /* Add the prealloc space to lg */
4260         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4261         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4262                                                 pa_inode_list) {
4263                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4264                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4265                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4266                         continue;
4267                 }
4268                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4269                         /* Add to the tail of the previous entry */
4270                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4271                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4272                         added = 1;
4273                         /*
4274                          * we want to count the total
4275                          * number of entries in the list
4276                          */
4277                 }
4278                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4279                 lg_prealloc_count++;
4280         }
4281         if (!added)
4282                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4283                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4284         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4285
4286         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4287         if (lg_prealloc_count > 8) {
4288                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4289                                                   order, lg_prealloc_count);
4290                 return;
4291         }
4292         return ;
4293 }
4294
4295 /*
4296  * release all resource we used in allocation
4297  */
4298 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4299 {
4300         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4301         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4302         if (pa) {
4303                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4304                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4305                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4306                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4307                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4308                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4309                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4310                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4311                 }
4312         }
4313         if (pa) {
4314                 /*
4315                  * We want to add the pa to the right bucket.
4316                  * Remove it from the list and while adding
4317                  * make sure the list to which we are adding
4318                  * doesn't grow big.
4319                  */
4320                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4321                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4322                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4323                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4324                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4325                 }
4326                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4327         }
4328         if (ac->ac_bitmap_page)
4329                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4330         if (ac->ac_buddy_page)
4331                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4332         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4333                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4334         ext4_mb_collect_stats(ac);
4335         return 0;
4336 }
4337
4338 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4339 {
4340         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4341         int ret;
4342         int freed = 0;
4343
4344         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4345         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4346                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4347                 freed += ret;
4348                 needed -= ret;
4349         }
4350
4351         return freed;
4352 }
4353
4354 /*
4355  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4356  * it tries to use preallocation first, then falls back
4357  * to usual allocation
4358  */
4359 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4360                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4361 {
4362         int freed;
4363         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4364         struct ext4_sb_info *sbi;
4365         struct super_block *sb;
4366         ext4_fsblk_t block = 0;
4367         unsigned int inquota = 0;
4368         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4369
4370         might_sleep();
4371         sb = ar->inode->i_sb;
4372         sbi = EXT4_SB(sb);
4373
4374         trace_ext4_request_blocks(ar);
4375
4376         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4377         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4378                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4379
4380         /*
4381          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4382          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4383          * reserved when data being copied into pagecache.
4384          */
4385         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4386                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4387         else {
4388                 /* Without delayed allocation we need to verify
4389                  * there is enough free blocks to do block allocation
4390                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4391                  */
4392                 while (ar->len &&
4393                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4394
4395                         /* let others to free the space */
4396                         cond_resched();
4397                         ar->len = ar->len >> 1;
4398                 }
4399                 if (!ar->len) {
4400                         *errp = -ENOSPC;
4401                         return 0;
4402                 }
4403                 reserv_clstrs = ar->len;
4404                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4405                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4406                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4407                 } else {
4408                         while (ar->len &&
4409                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4410                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4411
4412                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4413                                 ar->len--;
4414                         }
4415                 }
4416                 inquota = ar->len;
4417                 if (ar->len == 0) {
4418                         *errp = -EDQUOT;
4419                         goto out;
4420                 }
4421         }
4422
4423         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4424         if (!ac) {
4425                 ar->len = 0;
4426                 *errp = -ENOMEM;
4427                 goto out;
4428         }
4429
4430         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4431         if (*errp) {
4432                 ar->len = 0;
4433                 goto out;
4434         }
4435
4436         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4437         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4438                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4439                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4440 repeat:
4441                 /* allocate space in core */
4442                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4443                 if (*errp)
4444                         goto discard_and_exit;
4445
4446                 /* as we've just preallocated more space than
4447                  * user requested originally, we store allocated
4448                  * space in a special descriptor */
4449                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4450                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4451                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4452                 if (*errp) {
4453                 discard_and_exit:
4454                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4455                         goto errout;
4456                 }
4457         }
4458         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4459                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4460                 if (*errp == -EAGAIN) {
4461                         /*
4462                          * drop the reference that we took
4463                          * in ext4_mb_use_best_found
4464                          */
4465                         ext4_mb_release_context(ac);
4466                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4467                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4468                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4469                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4470                         goto repeat;
4471                 } else if (*errp) {
4472                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4473                         goto errout;
4474                 } else {
4475                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4476                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4477                 }
4478         } else {
4479                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4480                 if (freed)
4481                         goto repeat;
4482                 *errp = -ENOSPC;
4483         }
4484
4485 errout:
4486         if (*errp) {
4487                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4488                 ar->len = 0;
4489                 ext4_mb_show_ac(ac);
4490         }
4491         ext4_mb_release_context(ac);
4492 out:
4493         if (ac)
4494                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4495         if (inquota && ar->len < inquota)
4496                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4497         if (!ar->len) {
4498                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4499                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4500                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4501                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4502                                                 reserv_clstrs);
4503         }
4504
4505         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4506
4507         return block;
4508 }
4509
4510 /*
4511  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4512  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4513  * AND the blocks are associated with the same group.
4514  */
4515 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4516                         struct ext4_free_data *entry2)
4517 {
4518         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4519             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4520             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4521                 return 1;
4522         return 0;
4523 }
4524
4525 static noinline_for_stack int
4526 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4527                       struct ext4_free_data *new_entry)
4528 {
4529         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4530         ext4_grpblk_t cluster;
4531         struct ext4_free_data *entry;
4532         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4533         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4534         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4535         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4536         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4537
4538         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4539         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4540         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4541
4542         new_node = &new_entry->efd_node;
4543         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4544
4545         if (!*n) {
4546                 /* first free block exent. We need to
4547                    protect buddy cache from being freed,
4548                  * otherwise we'll refresh it from
4549                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4550                  * blocks */
4551                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4552                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4553         }
4554         while (*n) {
4555                 parent = *n;
4556                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4557                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4558                         n = &(*n)->rb_left;
4559                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4560                         n = &(*n)->rb_right;
4561                 else {
4562                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4563                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4564                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4565                                 "Block already on to-be-freed list");
4566                         return 0;
4567                 }
4568         }
4569
4570         rb_link_node(new_node, parent, n);
4571         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4572
4573         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4574         node = rb_prev(new_node);
4575         if (node) {
4576                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4577                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4578                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4579                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4580                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4581                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4582                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4583                 }
4584         }
4585
4586         node = rb_next(new_node);
4587         if (node) {
4588                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4589                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4590                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4591                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4592                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4593                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4594                 }
4595         }
4596         /* Add the extent to transaction's private list */
4597         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4598                                   &new_entry->efd_jce);
4599         return 0;
4600 }
4601
4602 /**
4603  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4604  * @handle:             handle for this transaction
4605  * @inode:              inode
4606  * @block:              start physical block to free
4607  * @count:              number of blocks to count
4608  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4609  */
4610 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4611                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4612                       unsigned long count, int flags)
4613 {
4614         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4615         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4616         struct ext4_group_desc *gdp;
4617         unsigned int overflow;
4618         ext4_grpblk_t bit;
4619         struct buffer_head *gd_bh;
4620         ext4_group_t block_group;
4621         struct ext4_sb_info *sbi;
4622         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4623         struct ext4_buddy e4b;
4624         unsigned int count_clusters;
4625         int err = 0;
4626         int ret;
4627
4628         might_sleep();
4629         if (bh) {
4630                 if (block)
4631                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4632                 else
4633                         block = bh->b_blocknr;
4634         }
4635
4636         sbi = EXT4_SB(sb);
4637         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4638             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4639                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4640                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4641                 goto error_return;
4642         }
4643
4644         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4645         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4646
4647         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4648                 struct buffer_head *tbh = bh;
4649                 int i;
4650
4651                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4652
4653                 for (i = 0; i < count; i++) {
4654                         cond_resched();
4655                         if (!bh)
4656                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4657                                                         block + i);
4658                         if (!tbh)
4659                                 continue;
4660                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4661                                     inode, tbh, block + i);
4662                 }
4663         }
4664
4665         /*
4666          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4667          * after the transaction is committed, which we can do by
4668          * treating the block as metadata, below.  We make an
4669          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4670          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4671          */
4672         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4673                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4674
4675         /*
4676          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4677          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4678          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4679          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4680          * requested to avoid doing so.
4681          */
4682         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4683         if (overflow) {
4684                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4685                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4686                         block += overflow;
4687                         if (count > overflow)
4688                                 count -= overflow;
4689                         else
4690                                 return;
4691                 } else {
4692                         block -= overflow;
4693                         count += overflow;
4694                 }
4695         }
4696         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4697         if (overflow) {
4698                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4699                         if (count > overflow)
4700                                 count -= overflow;
4701                         else
4702                                 return;
4703                 } else
4704                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4705         }
4706
4707 do_more:
4708         overflow = 0;
4709         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4710
4711         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4712                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4713                 return;
4714
4715         /*
4716          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4717          * boundary.
4718          */
4719         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4720                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4721                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4722                 count -= overflow;
4723         }
4724         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4725         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4726         if (!bitmap_bh) {
4727                 err = -EIO;
4728                 goto error_return;
4729         }
4730         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4731         if (!gdp) {
4732                 err = -EIO;
4733                 goto error_return;
4734         }
4735
4736         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4737             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4738             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4739                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4740             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4741                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4742
4743                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4744                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4745                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4746                 goto error_return;
4747         }
4748
4749         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4750         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4751         if (err)
4752                 goto error_return;
4753
4754         /*
4755          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4756          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4757          * using it
4758          */
4759         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4760         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4761         if (err)
4762                 goto error_return;
4763 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4764         {
4765                 int i;
4766                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4767                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4768         }
4769 #endif
4770         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4771
4772         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4773         if (err)
4774                 goto error_return;
4775
4776         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4777                 struct ext4_free_data *new_entry;
4778                 /*
4779                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4780                  * be used until this transaction is committed
4781                  */
4782         retry:
4783                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4784                 if (!new_entry) {
4785                         /*
4786                          * We use a retry loop because
4787                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4788                          */
4789                         cond_resched();
4790                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4791                         goto retry;
4792                 }
4793                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4794                 new_entry->efd_group = block_group;
4795                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4796                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4797
4798                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4799                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4800                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4801         } else {
4802                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4803                  * with group lock held. generate_buddy look at
4804                  * them with group lock_held
4805                  */
4806                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4807                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4808                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4809                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4810                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4811                                          " with %d", block_group, bit, count,
4812                                          err);
4813                 } else
4814                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4815
4816                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4817                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4818                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4819         }
4820
4821         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4822         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4823         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4824         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4825         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4826
4827         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4828                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4829                 atomic64_add(count_clusters,
4830                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4831         }
4832
4833         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RESERVE && ei->i_reserved_data_blocks) {
4834                 percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4835                                    count_clusters);
4836                 spin_lock(&ei->i_block_reservation_lock);
4837                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA)
4838                         ei->i_reserved_meta_blocks += count_clusters;
4839                 else
4840                         ei->i_reserved_data_blocks += count_clusters;
4841                 spin_unlock(&ei->i_block_reservation_lock);
4842                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4843                         dquot_reclaim_block(inode,
4844                                         EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4845         } else if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4846                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4847         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4848
4849         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4850
4851         /* We dirtied the bitmap block */
4852         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4853         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4854
4855         /* And the group descriptor block */
4856         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4857         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4858         if (!err)
4859                 err = ret;
4860
4861         if (overflow && !err) {
4862                 block += count;
4863                 count = overflow;
4864                 put_bh(bitmap_bh);
4865                 goto do_more;
4866         }
4867 error_return:
4868         brelse(bitmap_bh);
4869         ext4_std_error(sb, err);
4870         return;
4871 }
4872
4873 /**
4874  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4875  * @handle:                     handle to this transaction
4876  * @sb:                         super block
4877  * @block:                      start physical block to add to the block group
4878  * @count:                      number of blocks to free
4879  *
4880  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4881  */
4882 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4883                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4884 {
4885         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4886         struct buffer_head *gd_bh;
4887         ext4_group_t block_group;
4888         ext4_grpblk_t bit;
4889         unsigned int i;
4890         struct ext4_group_desc *desc;
4891         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4892         struct ext4_buddy e4b;
4893         int err = 0, ret, blk_free_count;
4894         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4895
4896         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4897
4898         if (count == 0)
4899                 return 0;
4900
4901         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4902         /*
4903          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4904          * boundary.
4905          */
4906         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4907                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4908                              block_group);
4909                 err = -EINVAL;
4910                 goto error_return;
4911         }
4912
4913         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4914         if (!bitmap_bh) {
4915                 err = -EIO;
4916                 goto error_return;
4917         }
4918
4919         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4920         if (!desc) {
4921                 err = -EIO;
4922                 goto error_return;
4923         }
4924
4925         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4926             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4927             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4928             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4929                      sbi->s_itb_per_group)) {
4930                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4931                            "Block = %llu, count = %lu",
4932                            block, count);
4933                 err = -EINVAL;
4934                 goto error_return;
4935         }
4936
4937         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4938         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4939         if (err)
4940                 goto error_return;
4941
4942         /*
4943          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4944          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4945          * using it
4946          */
4947         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4948         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4949         if (err)
4950                 goto error_return;
4951
4952         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4953                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4954                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4955                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4956                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4957                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4958                 } else {
4959                         blocks_freed++;
4960                 }
4961         }
4962
4963         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4964         if (err)
4965                 goto error_return;
4966
4967         /*
4968          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4969          * with group lock held. generate_buddy look at
4970          * them with group lock_held
4971          */
4972         ext4_lock_group(sb, block_group);
4973         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4974         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4975         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4976         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4977         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4978         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4979         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4980         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4981                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4982
4983         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4984                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4985                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4986                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4987         }
4988
4989         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4990
4991         /* We dirtied the bitmap block */
4992         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4993         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4994
4995         /* And the group descriptor block */
4996         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4997         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4998         if (!err)
4999                 err = ret;
5000
5001 error_return:
5002         brelse(bitmap_bh);
5003         ext4_std_error(sb, err);
5004         return err;
5005 }
5006
5007 /**
5008  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5009  * @sb:         super block for the file system
5010  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5011  * @count:      number of blocks to TRIM
5012  * @group:      alloc. group we are working with
5013  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5014  *
5015  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5016  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5017  * be called with under the group lock.
5018  */
5019 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5020                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5021 __releases(bitlock)
5022 __acquires(bitlock)
5023 {
5024         struct ext4_free_extent ex;
5025         int ret = 0;
5026
5027         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5028
5029         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5030
5031         ex.fe_start = start;
5032         ex.fe_group = group;
5033         ex.fe_len = count;
5034
5035         /*
5036          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5037          * being trimmed.
5038          */
5039         mb_mark_used(e4b, &ex);
5040         ext4_unlock_group(sb, group);
5041         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5042         ext4_lock_group(sb, group);
5043         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5044         return ret;
5045 }
5046
5047 /**
5048  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5049  * @sb:                 super block for file system
5050  * @group:              group to be trimmed
5051  * @start:              first group block to examine
5052  * @max:                last group block to examine
5053  * @minblocks:          minimum extent block count
5054  *
5055  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5056  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5057  * the extent.
5058  *
5059  *
5060  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5061  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5062  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5063  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5064  */
5065 static ext4_grpblk_t
5066 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5067                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5068                    ext4_grpblk_t minblocks)
5069 {
5070         void *bitmap;
5071         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5072         struct ext4_buddy e4b;
5073         int ret = 0;
5074
5075         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5076
5077         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5078         if (ret) {
5079                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5080                                 "information for %u", group);
5081                 return ret;
5082         }
5083         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5084
5085         ext4_lock_group(sb, group);
5086         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5087             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5088                 goto out;
5089
5090         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5091                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5092
5093         while (start <= max) {
5094                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5095                 if (start > max)
5096                         break;
5097                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5098
5099                 if ((next - start) >= minblocks) {
5100                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5101                                                next - start, group, &e4b);
5102                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5103                                 break;
5104                         ret = 0;
5105                         count += next - start;
5106                 }
5107                 free_count += next - start;
5108                 start = next + 1;
5109
5110                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5111                         count = -ERESTARTSYS;
5112                         break;
5113                 }
5114
5115                 if (need_resched()) {
5116                         ext4_unlock_group(sb, group);
5117                         cond_resched();
5118                         ext4_lock_group(sb, group);
5119                 }
5120
5121                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5122                         break;
5123         }
5124
5125         if (!ret) {
5126                 ret = count;
5127                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5128         }
5129 out:
5130         ext4_unlock_group(sb, group);
5131         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5132
5133         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5134                 count, group);
5135
5136         return ret;
5137 }
5138
5139 /**
5140  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5141  * @sb:                 superblock for filesystem
5142  * @range:              fstrim_range structure
5143  *
5144  * start:       First Byte to trim
5145  * len:         number of Bytes to trim from start
5146  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5147  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5148  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5149  * is invoked to trim all free space.
5150  */
5151 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5152 {
5153         struct ext4_group_info *grp;
5154         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5155         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5156         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5157         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5158                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5159         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5160         int ret = 0;
5161
5162         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5163         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5164         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5165                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5166
5167         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5168             start >= max_blks ||
5169             range->len < sb->s_blocksize)
5170                 return -EINVAL;
5171         if (end >= max_blks)
5172                 end = max_blks - 1;
5173         if (end <= first_data_blk)
5174                 goto out;
5175         if (start < first_data_blk)
5176                 start = first_data_blk;
5177
5178         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5179         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5180                                      &first_group, &first_cluster);
5181         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5182                                      &last_group, &last_cluster);
5183
5184         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5185         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5186
5187         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5188                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5189                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5190                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5191                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5192                         if (ret)
5193                                 break;
5194                 }
5195
5196                 /*
5197                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5198                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5199                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5200                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5201                  */
5202                 if (group == last_group)
5203                         end = last_cluster;
5204
5205                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5206                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5207                                                 end, minlen);
5208                         if (cnt < 0) {
5209                                 ret = cnt;
5210                                 break;
5211                         }
5212                         trimmed += cnt;
5213                 }
5214
5215                 /*
5216                  * For every group except the first one, we are sure
5217                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5218                  */
5219                 first_cluster = 0;
5220         }
5221
5222         if (!ret)
5223                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5224
5225 out:
5226         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5227         return ret;
5228 }