Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[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 License
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 <linux/backing-dev.h>
30 #include <trace/events/ext4.h>
31
32 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
33 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
34
35 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
36 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
37 #endif
38
39 /*
40  * MUSTDO:
41  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
42  *   - search for metadata in few groups
43  *
44  * TODO v4:
45  *   - normalization should take into account whether file is still open
46  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
47  *   - don't normalize tails
48  *   - quota
49  *   - reservation for superuser
50  *
51  * TODO v3:
52  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
53  *   - track min/max extents in each group for better group selection
54  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
55  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
56  *   - error handling
57  */
58
59 /*
60  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
61  * near to the goal(block) value specified.
62  *
63  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
64  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
65  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
66  * would have after allocation, or the current file size, which ever
67  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
68  * select to use the group preallocation. The default value of
69  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
70  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
71  * terms of number of blocks.
72  *
73  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
74  * ensure that we have small files closer together on the disk.
75  *
76  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
77  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
78  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
79  * represented as:
80  *
81  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
82  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
83  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
84  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
85  *
86  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
87  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
88  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
89  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
90  *
91  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
92  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
93  * pa_free.
94  *
95  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
96  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
97  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
98  *
99  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
100  *
101  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
102  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
103  *
104  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
105  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
106  *
107  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
108  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
109  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
110  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
111  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
112  * we can access them through the page cache. The information regarding
113  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
114  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
115  * inode as:
116  *
117  *  {                        page                        }
118  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
119  *
120  *
121  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
122  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
123  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
124  * which is blocks_per_page/2
125  *
126  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
127  * away when the filesystem is unmounted.
128  *
129  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
130  * to locate that many free blocks we return with additional information
131  * regarding rest of the contiguous physical block available
132  *
133  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
134  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
135  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
136  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
137  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
138  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
139  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
140  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
141  * 512 blocks. This can be tuned via
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
143  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
144  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
145  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
146  * greater than the default mb_group_prealloc.
147  *
148  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
149  *
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
152  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
153  *
154  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
155  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
156  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
157  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
158  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
159  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
160  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
161  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
162  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
163  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
164  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
165  * the group specified as the goal value in allocation context via
166  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
167  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
168  * checked.
169  *
170  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
171  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
172  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
173  * subsequent request.
174  */
175
176 /*
177  * mballoc operates on the following data:
178  *  - on-disk bitmap
179  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
180  *  - preallocation descriptors (PAs)
181  *
182  * there are two types of preallocations:
183  *  - inode
184  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
185  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
186  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
187  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
188  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
189  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
190  *    also means that freeing any block within descriptor's range
191  *    must discard all preallocated blocks.
192  *  - locality group
193  *    assigned to specific locality group which does not translate to
194  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
195  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
196  *    it's consumed from the beginning to the end.
197  *
198  * relation between them can be expressed as:
199  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
200  *
201  * this mean blocks mballoc considers used are:
202  *  - allocated blocks (persistent)
203  *  - preallocated blocks (non-persistent)
204  *
205  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
206  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
207  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
208  *
209  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
210  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
211  *
212  * all operations can be expressed as:
213  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
214  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
215  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
216  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
217  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
218  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
219  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
220  *        is used in real operation because we can't know actual used
221  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
222  *
223  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
224  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
225  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
226  * the following knowledge:
227  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
228  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
229  *     nobody can re-allocate that block
230  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
231  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
232  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
233  *     block
234  *
235  * so, now we're building a concurrency table:
236  *  - init buddy vs.
237  *    - new PA
238  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
239  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
240  *    - use inode PA
241  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
242  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
243  *    - discard inode PA
244  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
245  *    - use locality group PA
246  *      again PA-=N must be serialized with init
247  *    - discard locality group PA
248  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
249  *  - new PA vs.
250  *    - use inode PA
251  *      i_data_sem serializes them
252  *    - discard inode PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *    - use locality group PA
255  *      some mutex should serialize them
256  *    - discard locality group PA
257  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
258  *  - use inode PA
259  *    - use inode PA
260  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
261  *    - discard inode PA
262  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
263  *    - use locality group PA
264  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
265  *    - discard locality group PA
266  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
267  *
268  * now we're ready to make few consequences:
269  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
270  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
271  *  - PA changes only after on-disk bitmap
272  *  - discard must not compete with init. either init is done before
273  *    any discard or they're serialized somehow
274  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
275  *
276  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
277  * in this case, but we should care about concurrent init
278  *
279  */
280
281  /*
282  * Logic in few words:
283  *
284  *  - allocation:
285  *    load group
286  *    find blocks
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - use preallocation:
291  *    find proper PA (per-inode or group)
292  *    load group
293  *    mark bits in on-disk bitmap
294  *    release group
295  *    release PA
296  *
297  *  - free:
298  *    load group
299  *    mark bits in on-disk bitmap
300  *    release group
301  *
302  *  - discard preallocations in group:
303  *    mark PAs deleted
304  *    move them onto local list
305  *    load on-disk bitmap
306  *    load group
307  *    remove PA from object (inode or locality group)
308  *    mark free blocks in-core
309  *
310  *  - discard inode's preallocations:
311  */
312
313 /*
314  * Locking rules
315  *
316  * Locks:
317  *  - bitlock on a group        (group)
318  *  - object (inode/locality)   (object)
319  *  - per-pa lock               (pa)
320  *
321  * Paths:
322  *  - new pa
323  *    object
324  *    group
325  *
326  *  - find and use pa:
327  *    pa
328  *
329  *  - release consumed pa:
330  *    pa
331  *    group
332  *    object
333  *
334  *  - generate in-core bitmap:
335  *    group
336  *        pa
337  *
338  *  - discard all for given object (inode, locality group):
339  *    object
340  *        pa
341  *    group
342  *
343  *  - discard all for given group:
344  *    group
345  *        pa
346  *    group
347  *        object
348  *
349  */
350 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
352 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
353
354 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
355  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
356  * each unique s_blocksize_bits */
357 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
358 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
359
360 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
361         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
362         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
363         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
364 };
365
366 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
367                                         ext4_group_t group);
368 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
369                                                 ext4_group_t group);
370 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
371                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
372
373 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
374 {
375 #if BITS_PER_LONG == 64
376         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
377         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
378 #elif BITS_PER_LONG == 32
379         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
380         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
381 #else
382 #error "how many bits you are?!"
383 #endif
384         return addr;
385 }
386
387 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
388 {
389         /*
390          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
391          * needs unsigned long aligned address
392          */
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         return ext4_test_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
398 {
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
400         ext4_set_bit(bit, addr);
401 }
402
403 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
404 {
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
406         ext4_clear_bit(bit, addr);
407 }
408
409 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
410 {
411         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
412         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
416 {
417         int fix = 0, ret, tmpmax;
418         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
419         tmpmax = max + fix;
420         start += fix;
421
422         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
429 {
430         int fix = 0, ret, tmpmax;
431         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
432         tmpmax = max + fix;
433         start += fix;
434
435         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
436         if (ret > max)
437                 return max;
438         return ret;
439 }
440
441 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
442 {
443         char *bb;
444
445         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
446         BUG_ON(max == NULL);
447
448         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
449                 *max = 0;
450                 return NULL;
451         }
452
453         /* at order 0 we see each particular block */
454         if (order == 0) {
455                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
456                 return e4b->bd_bitmap;
457         }
458
459         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
460         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
461
462         return bb;
463 }
464
465 #ifdef DOUBLE_CHECK
466 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
467                            int first, int count)
468 {
469         int i;
470         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
471
472         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
473                 return;
474         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
475         for (i = 0; i < count; i++) {
476                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
477                         ext4_fsblk_t blocknr;
478
479                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
480                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
481                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
482                                               inode ? inode->i_ino : 0,
483                                               blocknr,
484                                               "freeing block already freed "
485                                               "(bit %u)",
486                                               first + i);
487                 }
488                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
489         }
490 }
491
492 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
493 {
494         int i;
495
496         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
497                 return;
498         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
499         for (i = 0; i < count; i++) {
500                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
501                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
502         }
503 }
504
505 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
506 {
507         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
508                 unsigned char *b1, *b2;
509                 int i;
510                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
511                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
512                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
513                         if (b1[i] != b2[i]) {
514                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
515                                          "corruption in group %u "
516                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
517                                          "on disk/prealloc",
518                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
519                                 BUG();
520                         }
521                 }
522         }
523 }
524
525 #else
526 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
527                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
528 {
529         return;
530 }
531 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
532                                                 int first, int count)
533 {
534         return;
535 }
536 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
537 {
538         return;
539 }
540 #endif
541
542 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
543
544 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
545 do {                                                                    \
546         if (!(assert)) {                                                \
547                 printk(KERN_EMERG                                       \
548                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
549                         function, file, line, # assert);                \
550                 BUG();                                                  \
551         }                                                               \
552 } while (0)
553
554 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
555                                 const char *function, int line)
556 {
557         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
558         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
559         int max;
560         int max2;
561         int i;
562         int j;
563         int k;
564         int count;
565         struct ext4_group_info *grp;
566         int fragments = 0;
567         int fstart;
568         struct list_head *cur;
569         void *buddy;
570         void *buddy2;
571
572         {
573                 static int mb_check_counter;
574                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
575                         return 0;
576         }
577
578         while (order > 1) {
579                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
580                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
581                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
584                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
585
586                 count = 0;
587                 for (i = 0; i < max; i++) {
588
589                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
590                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
591                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
592                                         MB_CHECK_ASSERT(
593                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
594                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
595                                         MB_CHECK_ASSERT(
596                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
597                                 }
598                                 continue;
599                         }
600
601                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
603                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
604
605                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
606                                 k = (i * (1 << order)) + j;
607                                 MB_CHECK_ASSERT(
608                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
609                         }
610                         count++;
611                 }
612                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
613                 order--;
614         }
615
616         fstart = -1;
617         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
618         for (i = 0; i < max; i++) {
619                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
620                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
621                         if (fstart == -1) {
622                                 fragments++;
623                                 fstart = i;
624                         }
625                         continue;
626                 }
627                 fstart = -1;
628                 /* check used bits only */
629                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
630                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
631                         k = i >> j;
632                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
634                 }
635         }
636         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
637         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
638
639         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
640         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
641                 ext4_group_t groupnr;
642                 struct ext4_prealloc_space *pa;
643                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
644                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
645                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
646                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
647                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
648         }
649         return 0;
650 }
651 #undef MB_CHECK_ASSERT
652 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
653                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
654 #else
655 #define mb_check_buddy(e4b)
656 #endif
657
658 /*
659  * Divide blocks started from @first with length @len into
660  * smaller chunks with power of 2 blocks.
661  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
662  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
663  */
664 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
665                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
666                                         struct ext4_group_info *grp)
667 {
668         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
669         ext4_grpblk_t min;
670         ext4_grpblk_t max;
671         ext4_grpblk_t chunk;
672         unsigned short border;
673
674         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
675
676         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
677
678         while (len > 0) {
679                 /* find how many blocks can be covered since this position */
680                 max = ffs(first | border) - 1;
681
682                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
683                 min = fls(len) - 1;
684
685                 if (max < min)
686                         min = max;
687                 chunk = 1 << min;
688
689                 /* mark multiblock chunks only */
690                 grp->bb_counters[min]++;
691                 if (min > 0)
692                         mb_clear_bit(first >> min,
693                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
694
695                 len -= chunk;
696                 first += chunk;
697         }
698 }
699
700 /*
701  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
702  * group.
703  */
704 static void
705 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
706 {
707         int i;
708         int bits;
709
710         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
711
712         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
713         for (i = bits; i >= 0; i--) {
714                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
715                         grp->bb_largest_free_order = i;
716                         break;
717                 }
718         }
719 }
720
721 static noinline_for_stack
722 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
723                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
724 {
725         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
726         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
727         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
728         ext4_grpblk_t i = 0;
729         ext4_grpblk_t first;
730         ext4_grpblk_t len;
731         unsigned free = 0;
732         unsigned fragments = 0;
733         unsigned long long period = get_cycles();
734
735         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
736          * of on-disk bitmap and preallocations */
737         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
738         grp->bb_first_free = i;
739         while (i < max) {
740                 fragments++;
741                 first = i;
742                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
743                 len = i - first;
744                 free += len;
745                 if (len > 1)
746                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
747                 else
748                         grp->bb_counters[0]++;
749                 if (i < max)
750                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
751         }
752         grp->bb_fragments = fragments;
753
754         if (free != grp->bb_free) {
755                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
756                                       "block bitmap and bg descriptor "
757                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
758                                       free, grp->bb_free);
759                 /*
760                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
761                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
762                  */
763                 grp->bb_free = free;
764                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
765                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
766                                            grp->bb_free);
767                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
768         }
769         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
770
771         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
772
773         period = get_cycles() - period;
774         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
776         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
777         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
778 }
779
780 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
781 {
782         int count;
783         int order = 1;
784         void *buddy;
785
786         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
787                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
788         }
789         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
790         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
791                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
792                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
793
794         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
795                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
796 }
797
798 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
799  * for convenience. The information regarding each group
800  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
801  * block bitmap and buddy information. The information are
802  * stored in the inode as
803  *
804  * {                        page                        }
805  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
806  *
807  *
808  * one block each for bitmap and buddy information.
809  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
810  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
811  * So it can have information regarding groups_per_page which
812  * is blocks_per_page/2
813  *
814  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
815  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
816  */
817
818 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
819 {
820         ext4_group_t ngroups;
821         int blocksize;
822         int blocks_per_page;
823         int groups_per_page;
824         int err = 0;
825         int i;
826         ext4_group_t first_group, group;
827         int first_block;
828         struct super_block *sb;
829         struct buffer_head *bhs;
830         struct buffer_head **bh = NULL;
831         struct inode *inode;
832         char *data;
833         char *bitmap;
834         struct ext4_group_info *grinfo;
835
836         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
837
838         inode = page->mapping->host;
839         sb = inode->i_sb;
840         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
841         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
842         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
843
844         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
845         if (groups_per_page == 0)
846                 groups_per_page = 1;
847
848         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
849         if (groups_per_page > 1) {
850                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
851                 bh = kzalloc(i, gfp);
852                 if (bh == NULL) {
853                         err = -ENOMEM;
854                         goto out;
855                 }
856         } else
857                 bh = &bhs;
858
859         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
860
861         /* read all groups the page covers into the cache */
862         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
863                 if (group >= ngroups)
864                         break;
865
866                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
867                 /*
868                  * If page is uptodate then we came here after online resize
869                  * which added some new uninitialized group info structs, so
870                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
871                  * which may be currently in use by an allocating task.
872                  */
873                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
874                         bh[i] = NULL;
875                         continue;
876                 }
877                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
878                 if (IS_ERR(bh[i])) {
879                         err = PTR_ERR(bh[i]);
880                         bh[i] = NULL;
881                         goto out;
882                 }
883                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
884         }
885
886         /* wait for I/O completion */
887         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
888                 int err2;
889
890                 if (!bh[i])
891                         continue;
892                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
893                 if (!err)
894                         err = err2;
895         }
896
897         first_block = page->index * blocks_per_page;
898         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
899                 group = (first_block + i) >> 1;
900                 if (group >= ngroups)
901                         break;
902
903                 if (!bh[group - first_group])
904                         /* skip initialized uptodate buddy */
905                         continue;
906
907                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
908                         /* Skip faulty bitmaps */
909                         continue;
910                 err = 0;
911
912                 /*
913                  * data carry information regarding this
914                  * particular group in the format specified
915                  * above
916                  *
917                  */
918                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
919                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
920
921                 /*
922                  * We place the buddy block and bitmap block
923                  * close together
924                  */
925                 if ((first_block + i) & 1) {
926                         /* this is block of buddy */
927                         BUG_ON(incore == NULL);
928                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
931                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
932                         grinfo->bb_fragments = 0;
933                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
934                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
935                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
936                         /*
937                          * incore got set to the group block bitmap below
938                          */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         /* init the buddy */
941                         memset(data, 0xff, blocksize);
942                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
943                         ext4_unlock_group(sb, group);
944                         incore = NULL;
945                 } else {
946                         /* this is block of bitmap */
947                         BUG_ON(incore != NULL);
948                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
949                                 group, page->index, i * blocksize);
950                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
951
952                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
953                         ext4_lock_group(sb, group);
954                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
955
956                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
957                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
958                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
959                         ext4_unlock_group(sb, group);
960
961                         /* set incore so that the buddy information can be
962                          * generated using this
963                          */
964                         incore = data;
965                 }
966         }
967         SetPageUptodate(page);
968
969 out:
970         if (bh) {
971                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
972                         brelse(bh[i]);
973                 if (bh != &bhs)
974                         kfree(bh);
975         }
976         return err;
977 }
978
979 /*
980  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
981  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
982  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
983  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
984  */
985 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
986                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
987 {
988         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
989         int block, pnum, poff;
990         int blocks_per_page;
991         struct page *page;
992
993         e4b->bd_buddy_page = NULL;
994         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
995
996         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
997         /*
998          * the buddy cache inode stores the block bitmap
999          * and buddy information in consecutive blocks.
1000          * So for each group we need two blocks.
1001          */
1002         block = group * 2;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         poff = block % blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_bitmap_page = page;
1010         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1011
1012         if (blocks_per_page >= 2) {
1013                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1014                 return 0;
1015         }
1016
1017         block++;
1018         pnum = block / blocks_per_page;
1019         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1020         if (!page)
1021                 return -ENOMEM;
1022         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1023         e4b->bd_buddy_page = page;
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1028 {
1029         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1030                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1031                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1032         }
1033         if (e4b->bd_buddy_page) {
1034                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1035                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1041  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1042  * calling this routine!
1043  */
1044 static noinline_for_stack
1045 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1046 {
1047
1048         struct ext4_group_info *this_grp;
1049         struct ext4_buddy e4b;
1050         struct page *page;
1051         int ret = 0;
1052
1053         might_sleep();
1054         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1055         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1056         /*
1057          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1058          * page which map to the group from which we are already
1059          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1060          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1061          * would have pinned buddy page to page cache.
1062          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1063          * page accessed.
1064          */
1065         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1066         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1067                 /*
1068                  * somebody initialized the group
1069                  * return without doing anything
1070                  */
1071                 goto err;
1072         }
1073
1074         page = e4b.bd_bitmap_page;
1075         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1076         if (ret)
1077                 goto err;
1078         if (!PageUptodate(page)) {
1079                 ret = -EIO;
1080                 goto err;
1081         }
1082
1083         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1084                 /*
1085                  * If both the bitmap and buddy are in
1086                  * the same page we don't need to force
1087                  * init the buddy
1088                  */
1089                 ret = 0;
1090                 goto err;
1091         }
1092         /* init buddy cache */
1093         page = e4b.bd_buddy_page;
1094         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1095         if (ret)
1096                 goto err;
1097         if (!PageUptodate(page)) {
1098                 ret = -EIO;
1099                 goto err;
1100         }
1101 err:
1102         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1108  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1109  * calling this routine!
1110  */
1111 static noinline_for_stack int
1112 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1114 {
1115         int blocks_per_page;
1116         int block;
1117         int pnum;
1118         int poff;
1119         struct page *page;
1120         int ret;
1121         struct ext4_group_info *grp;
1122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1123         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1124
1125         might_sleep();
1126         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1127
1128         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1129         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1130
1131         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1132         e4b->bd_info = grp;
1133         e4b->bd_sb = sb;
1134         e4b->bd_group = group;
1135         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1136         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1137
1138         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1139                 /*
1140                  * we need full data about the group
1141                  * to make a good selection
1142                  */
1143                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1144                 if (ret)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /*
1149          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1150          * and buddy information in consecutive blocks.
1151          * So for each group we need two blocks.
1152          */
1153         block = group * 2;
1154         pnum = block / blocks_per_page;
1155         poff = block % blocks_per_page;
1156
1157         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1158          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1159         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1160         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1161                 if (page)
1162                         /*
1163                          * drop the page reference and try
1164                          * to get the page with lock. If we
1165                          * are not uptodate that implies
1166                          * somebody just created the page but
1167                          * is yet to initialize the same. So
1168                          * wait for it to initialize.
1169                          */
1170                         put_page(page);
1171                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1172                 if (page) {
1173                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1174                         if (!PageUptodate(page)) {
1175                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1176                                 if (ret) {
1177                                         unlock_page(page);
1178                                         goto err;
1179                                 }
1180                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1181                                                (poff * sb->s_blocksize));
1182                         }
1183                         unlock_page(page);
1184                 }
1185         }
1186         if (page == NULL) {
1187                 ret = -ENOMEM;
1188                 goto err;
1189         }
1190         if (!PageUptodate(page)) {
1191                 ret = -EIO;
1192                 goto err;
1193         }
1194
1195         /* Pages marked accessed already */
1196         e4b->bd_bitmap_page = page;
1197         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1198
1199         block++;
1200         pnum = block / blocks_per_page;
1201         poff = block % blocks_per_page;
1202
1203         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1204         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1205                 if (page)
1206                         put_page(page);
1207                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1208                 if (page) {
1209                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1210                         if (!PageUptodate(page)) {
1211                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1212                                                          gfp);
1213                                 if (ret) {
1214                                         unlock_page(page);
1215                                         goto err;
1216                                 }
1217                         }
1218                         unlock_page(page);
1219                 }
1220         }
1221         if (page == NULL) {
1222                 ret = -ENOMEM;
1223                 goto err;
1224         }
1225         if (!PageUptodate(page)) {
1226                 ret = -EIO;
1227                 goto err;
1228         }
1229
1230         /* Pages marked accessed already */
1231         e4b->bd_buddy_page = page;
1232         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1233
1234         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1235         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1236
1237         return 0;
1238
1239 err:
1240         if (page)
1241                 put_page(page);
1242         if (e4b->bd_bitmap_page)
1243                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1244         if (e4b->bd_buddy_page)
1245                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1246         e4b->bd_buddy = NULL;
1247         e4b->bd_bitmap = NULL;
1248         return ret;
1249 }
1250
1251 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1252                               struct ext4_buddy *e4b)
1253 {
1254         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1255 }
1256
1257 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1258 {
1259         if (e4b->bd_bitmap_page)
1260                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1261         if (e4b->bd_buddy_page)
1262                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1263 }
1264
1265
1266 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1267 {
1268         int order = 1;
1269         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1270         void *bb;
1271
1272         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1273         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1274
1275         bb = e4b->bd_buddy;
1276         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1277                 block = block >> 1;
1278                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1279                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1280                         return order;
1281                 }
1282                 bb += bb_incr;
1283                 bb_incr >>= 1;
1284                 order++;
1285         }
1286         return 0;
1287 }
1288
1289 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1290 {
1291         __u32 *addr;
1292
1293         len = cur + len;
1294         while (cur < len) {
1295                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1296                         /* fast path: clear whole word at once */
1297                         addr = bm + (cur >> 3);
1298                         *addr = 0;
1299                         cur += 32;
1300                         continue;
1301                 }
1302                 mb_clear_bit(cur, bm);
1303                 cur++;
1304         }
1305 }
1306
1307 /* clear bits in given range
1308  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1309  */
1310 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1311 {
1312         __u32 *addr;
1313         int zero_bit = -1;
1314
1315         len = cur + len;
1316         while (cur < len) {
1317                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1318                         /* fast path: clear whole word at once */
1319                         addr = bm + (cur >> 3);
1320                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1321                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1322                         *addr = 0;
1323                         cur += 32;
1324                         continue;
1325                 }
1326                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1327                         zero_bit = cur;
1328                 cur++;
1329         }
1330
1331         return zero_bit;
1332 }
1333
1334 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1335 {
1336         __u32 *addr;
1337
1338         len = cur + len;
1339         while (cur < len) {
1340                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1341                         /* fast path: set whole word at once */
1342                         addr = bm + (cur >> 3);
1343                         *addr = 0xffffffff;
1344                         cur += 32;
1345                         continue;
1346                 }
1347                 mb_set_bit(cur, bm);
1348                 cur++;
1349         }
1350 }
1351
1352 /*
1353  * _________________________________________________________________ */
1354
1355 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1356 {
1357         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1358                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1359                 (*bit) -= side;
1360                 return 1;
1361         }
1362         else {
1363                 (*bit) += side;
1364                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1365                 return -1;
1366         }
1367 }
1368
1369 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1370 {
1371         int max;
1372         int order = 1;
1373         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1374
1375         while (buddy) {
1376                 void *buddy2;
1377
1378                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1379                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1380                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1381                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1382                  * align with upper layer and then go up.
1383                  * Releasing entire group is all about clearing
1384                  * single bit of highest order buddy.
1385                  */
1386
1387                 /* Example:
1388                  * ---------------------------------
1389                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1390                  * ---------------------------------
1391                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1392                  * ---------------------------------
1393                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1394                  *      \_____________________/
1395                  *
1396                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1397                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1398                  * decrease bb_counters and extend range to
1399                  * [0; 6]
1400                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1401                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1402                  * [0; 5].
1403                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1404                  */
1405
1406
1407                 if (first & 1)
1408                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1409                 if (!(last & 1))
1410                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1411                 if (first > last)
1412                         break;
1413                 order++;
1414
1415                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1416                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1417                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1418                         break;
1419                 }
1420                 first >>= 1;
1421                 last >>= 1;
1422                 buddy = buddy2;
1423         }
1424 }
1425
1426 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1427                            int first, int count)
1428 {
1429         int left_is_free = 0;
1430         int right_is_free = 0;
1431         int block;
1432         int last = first + count - 1;
1433         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1434
1435         if (WARN_ON(count == 0))
1436                 return;
1437         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1438         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1439         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1440         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1441                 return;
1442
1443         mb_check_buddy(e4b);
1444         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1445
1446         e4b->bd_info->bb_free += count;
1447         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1448                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1449
1450         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1451          * clear range and then check right neighbour
1452          */
1453         if (first != 0)
1454                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1455         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1456         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1457                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1458
1459         if (unlikely(block != -1)) {
1460                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1461                 ext4_fsblk_t blocknr;
1462
1463                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1464                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1465                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1466                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1467                                       blocknr,
1468                                       "freeing already freed block "
1469                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1470                                       block);
1471                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1472                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1473                                            e4b->bd_info->bb_free);
1474                 /* Mark the block group as corrupt. */
1475                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1476                         &e4b->bd_info->bb_state);
1477                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1478                 goto done;
1479         }
1480
1481         /* let's maintain fragments counter */
1482         if (left_is_free && right_is_free)
1483                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1484         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1485                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1486
1487         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1488          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1489          * zero order checks.
1490          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1491          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1492          */
1493         if (first & 1) {
1494                 first += !left_is_free;
1495                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1496         }
1497         if (!(last & 1)) {
1498                 last -= !right_is_free;
1499                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1500         }
1501
1502         if (first <= last)
1503                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1504
1505 done:
1506         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1507         mb_check_buddy(e4b);
1508 }
1509
1510 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1511                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1512 {
1513         int next = block;
1514         int max, order;
1515         void *buddy;
1516
1517         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1518         BUG_ON(ex == NULL);
1519
1520         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1521         BUG_ON(buddy == NULL);
1522         BUG_ON(block >= max);
1523         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1524                 ex->fe_len = 0;
1525                 ex->fe_start = 0;
1526                 ex->fe_group = 0;
1527                 return 0;
1528         }
1529
1530         /* find actual order */
1531         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1532         block = block >> order;
1533
1534         ex->fe_len = 1 << order;
1535         ex->fe_start = block << order;
1536         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1537
1538         /* calc difference from given start */
1539         next = next - ex->fe_start;
1540         ex->fe_len -= next;
1541         ex->fe_start += next;
1542
1543         while (needed > ex->fe_len &&
1544                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1545
1546                 if (block + 1 >= max)
1547                         break;
1548
1549                 next = (block + 1) * (1 << order);
1550                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1551                         break;
1552
1553                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1554
1555                 block = next >> order;
1556                 ex->fe_len += 1 << order;
1557         }
1558
1559         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1560         return ex->fe_len;
1561 }
1562
1563 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1564 {
1565         int ord;
1566         int mlen = 0;
1567         int max = 0;
1568         int cur;
1569         int start = ex->fe_start;
1570         int len = ex->fe_len;
1571         unsigned ret = 0;
1572         int len0 = len;
1573         void *buddy;
1574
1575         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1576         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1577         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1578         mb_check_buddy(e4b);
1579         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1580
1581         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1582         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1583                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1584
1585         /* let's maintain fragments counter */
1586         if (start != 0)
1587                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1588         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1589                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1590         if (mlen && max)
1591                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1592         else if (!mlen && !max)
1593                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1594
1595         /* let's maintain buddy itself */
1596         while (len) {
1597                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1598
1599                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1600                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1601                         mlen = 1 << ord;
1602                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1603                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1604                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1605                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1606                         start += mlen;
1607                         len -= mlen;
1608                         BUG_ON(len < 0);
1609                         continue;
1610                 }
1611
1612                 /* store for history */
1613                 if (ret == 0)
1614                         ret = len | (ord << 16);
1615
1616                 /* we have to split large buddy */
1617                 BUG_ON(ord <= 0);
1618                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1619                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1620                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1621
1622                 ord--;
1623                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1624                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1625                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1626                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1627                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1628                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1629         }
1630         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1631
1632         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1633         mb_check_buddy(e4b);
1634
1635         return ret;
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Must be called under group lock!
1640  */
1641 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1642                                         struct ext4_buddy *e4b)
1643 {
1644         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1645         int ret;
1646
1647         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1648         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1649
1650         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1651         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1652         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1653
1654         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1655          * allocated blocks for history */
1656         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1657
1658         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1659         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1660         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1661
1662         /*
1663          * take the page reference. We want the page to be pinned
1664          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1665          * group until we update the bitmap. That would mean we
1666          * double allocate blocks. The reference is dropped
1667          * in ext4_mb_release_context
1668          */
1669         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1670         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1671         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1672         get_page(ac->ac_buddy_page);
1673         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1674         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1675                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1676                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1677                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1678                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1679         }
1680 }
1681
1682 /*
1683  * regular allocator, for general purposes allocation
1684  */
1685
1686 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1687                                         struct ext4_buddy *e4b,
1688                                         int finish_group)
1689 {
1690         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1691         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1692         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1693         struct ext4_free_extent ex;
1694         int max;
1695
1696         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1697                 return;
1698         /*
1699          * We don't want to scan for a whole year
1700          */
1701         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1702                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1703                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1704                 return;
1705         }
1706
1707         /*
1708          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1709          */
1710         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1711                 return;
1712
1713         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1714                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1715                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1716                  * when it was found (within this lock-unlock
1717                  * period or not) */
1718                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1719                 if (max >= gex->fe_len) {
1720                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1721                         return;
1722                 }
1723         }
1724 }
1725
1726 /*
1727  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1728  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1729  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1730  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1731  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1732  * mballoc can't find good enough extent.
1733  *
1734  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1735  */
1736 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1737                                         struct ext4_free_extent *ex,
1738                                         struct ext4_buddy *e4b)
1739 {
1740         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1741         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1742
1743         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1744         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1745         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1746         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1747
1748         ac->ac_found++;
1749
1750         /*
1751          * The special case - take what you catch first
1752          */
1753         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1754                 *bex = *ex;
1755                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1756                 return;
1757         }
1758
1759         /*
1760          * Let's check whether the chuck is good enough
1761          */
1762         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1763                 *bex = *ex;
1764                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1765                 return;
1766         }
1767
1768         /*
1769          * If this is first found extent, just store it in the context
1770          */
1771         if (bex->fe_len == 0) {
1772                 *bex = *ex;
1773                 return;
1774         }
1775
1776         /*
1777          * If new found extent is better, store it in the context
1778          */
1779         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1780                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1781                  * larger than previous best one is better */
1782                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1783                         *bex = *ex;
1784         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1785                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1786                  * an extent that still satisfy the request, but is
1787                  * smaller than previous one */
1788                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1789                         *bex = *ex;
1790         }
1791
1792         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1793 }
1794
1795 static noinline_for_stack
1796 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1797                                         struct ext4_buddy *e4b)
1798 {
1799         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1800         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1801         int max;
1802         int err;
1803
1804         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1805         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1806         if (err)
1807                 return err;
1808
1809         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1810         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1811
1812         if (max > 0) {
1813                 ac->ac_b_ex = ex;
1814                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1815         }
1816
1817         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1818         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1819
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 static noinline_for_stack
1824 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1825                                 struct ext4_buddy *e4b)
1826 {
1827         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1828         int max;
1829         int err;
1830         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1831         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1832         struct ext4_free_extent ex;
1833
1834         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1835                 return 0;
1836         if (grp->bb_free == 0)
1837                 return 0;
1838
1839         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1840         if (err)
1841                 return err;
1842
1843         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1844                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1845                 return 0;
1846         }
1847
1848         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1849         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1850                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1851         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1852
1853         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1854                 ext4_fsblk_t start;
1855
1856                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1857                         ex.fe_start;
1858                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1859                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1860                         ac->ac_found++;
1861                         ac->ac_b_ex = ex;
1862                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1863                 }
1864         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1865                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1866                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1867                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1868                 ac->ac_found++;
1869                 ac->ac_b_ex = ex;
1870                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1871         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1872                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1873                  * number of blocks to an existing extent */
1874                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1875                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1876                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1877                 ac->ac_found++;
1878                 ac->ac_b_ex = ex;
1879                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1880         }
1881         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1882         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1883
1884         return 0;
1885 }
1886
1887 /*
1888  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1889  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1890  */
1891 static noinline_for_stack
1892 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1893                                         struct ext4_buddy *e4b)
1894 {
1895         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1896         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1897         void *buddy;
1898         int i;
1899         int k;
1900         int max;
1901
1902         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1903         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1904                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1905                         continue;
1906
1907                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1908                 BUG_ON(buddy == NULL);
1909
1910                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1911                 BUG_ON(k >= max);
1912
1913                 ac->ac_found++;
1914
1915                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1916                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1917                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1918
1919                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1920
1921                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1922
1923                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1924                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1925
1926                 break;
1927         }
1928 }
1929
1930 /*
1931  * The routine scans the group and measures all found extents.
1932  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1933  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1934  */
1935 static noinline_for_stack
1936 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1937                                         struct ext4_buddy *e4b)
1938 {
1939         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1940         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1941         struct ext4_free_extent ex;
1942         int i;
1943         int free;
1944
1945         free = e4b->bd_info->bb_free;
1946         BUG_ON(free <= 0);
1947
1948         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1949
1950         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1951                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1952                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1953                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1954                         /*
1955                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1956                          * free blocks even though group info says we
1957                          * we have free blocks
1958                          */
1959                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1960                                         "%d free clusters as per "
1961                                         "group info. But bitmap says 0",
1962                                         free);
1963                         break;
1964                 }
1965
1966                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1967                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1968                 if (free < ex.fe_len) {
1969                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1970                                         "%d free clusters as per "
1971                                         "group info. But got %d blocks",
1972                                         free, ex.fe_len);
1973                         /*
1974                          * The number of free blocks differs. This mostly
1975                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1976                          * without claiming the space.
1977                          */
1978                         break;
1979                 }
1980                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1981                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1982
1983                 i += ex.fe_len;
1984                 free -= ex.fe_len;
1985         }
1986
1987         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1988 }
1989
1990 /*
1991  * This is a special case for storages like raid5
1992  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1993  */
1994 static noinline_for_stack
1995 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1996                                  struct ext4_buddy *e4b)
1997 {
1998         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1999         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2000         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2001         struct ext4_free_extent ex;
2002         ext4_fsblk_t first_group_block;
2003         ext4_fsblk_t a;
2004         ext4_grpblk_t i;
2005         int max;
2006
2007         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2008
2009         /* find first stripe-aligned block in group */
2010         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2011
2012         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2013         do_div(a, sbi->s_stripe);
2014         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2015
2016         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2017                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2018                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2019                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2020                                 ac->ac_found++;
2021                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2022                                 ac->ac_b_ex = ex;
2023                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2024                                 break;
2025                         }
2026                 }
2027                 i += sbi->s_stripe;
2028         }
2029 }
2030
2031 /*
2032  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2033  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2034  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2035  * error code when something goes wrong.
2036  */
2037 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2038                                 ext4_group_t group, int cr)
2039 {
2040         unsigned free, fragments;
2041         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2042         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2043
2044         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2045
2046         free = grp->bb_free;
2047         if (free == 0)
2048                 return 0;
2049         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2050                 return 0;
2051
2052         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2053                 return 0;
2054
2055         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2056         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2057                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2058                 if (ret)
2059                         return ret;
2060         }
2061
2062         fragments = grp->bb_fragments;
2063         if (fragments == 0)
2064                 return 0;
2065
2066         switch (cr) {
2067         case 0:
2068                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2069
2070                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2071                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2072                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2073                     ((group % flex_size) == 0))
2074                         return 0;
2075
2076                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2077                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2078                         return 1;
2079
2080                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2081                         return 0;
2082
2083                 return 1;
2084         case 1:
2085                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2086                         return 1;
2087                 break;
2088         case 2:
2089                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2090                         return 1;
2091                 break;
2092         case 3:
2093                 return 1;
2094         default:
2095                 BUG();
2096         }
2097
2098         return 0;
2099 }
2100
2101 static noinline_for_stack int
2102 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2103 {
2104         ext4_group_t ngroups, group, i;
2105         int cr;
2106         int err = 0, first_err = 0;
2107         struct ext4_sb_info *sbi;
2108         struct super_block *sb;
2109         struct ext4_buddy e4b;
2110
2111         sb = ac->ac_sb;
2112         sbi = EXT4_SB(sb);
2113         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2114         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2115         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2116                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2117
2118         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2119
2120         /* first, try the goal */
2121         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2122         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2123                 goto out;
2124
2125         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2126                 goto out;
2127
2128         /*
2129          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2130          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2131          * try exact allocation using buddy.
2132          */
2133         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2134         ac->ac_2order = 0;
2135         /*
2136          * We search using buddy data only if the order of the request
2137          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2138          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2139          */
2140         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2141                 /*
2142                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2143                  */
2144                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2145                         ac->ac_2order = i - 1;
2146         }
2147
2148         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2149         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2150                 /* TBD: may be hot point */
2151                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2152                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2153                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2154                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2155         }
2156
2157         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2158         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2159         /*
2160          * cr == 0 try to get exact allocation,
2161          * cr == 3  try to get anything
2162          */
2163 repeat:
2164         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2165                 ac->ac_criteria = cr;
2166                 /*
2167                  * searching for the right group start
2168                  * from the goal value specified
2169                  */
2170                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2171
2172                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2173                         int ret = 0;
2174                         cond_resched();
2175                         /*
2176                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2177                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2178                          */
2179                         if (group >= ngroups)
2180                                 group = 0;
2181
2182                         /* This now checks without needing the buddy page */
2183                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2184                         if (ret <= 0) {
2185                                 if (!first_err)
2186                                         first_err = ret;
2187                                 continue;
2188                         }
2189
2190                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2191                         if (err)
2192                                 goto out;
2193
2194                         ext4_lock_group(sb, group);
2195
2196                         /*
2197                          * We need to check again after locking the
2198                          * block group
2199                          */
2200                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2201                         if (ret <= 0) {
2202                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2203                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2204                                 if (!first_err)
2205                                         first_err = ret;
2206                                 continue;
2207                         }
2208
2209                         ac->ac_groups_scanned++;
2210                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2211                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2212                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2213                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2214                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2215                         else
2216                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2217
2218                         ext4_unlock_group(sb, group);
2219                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2220
2221                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2222                                 break;
2223                 }
2224         }
2225
2226         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2227             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2228                 /*
2229                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2230                  * the best chunk we've found so far
2231                  */
2232
2233                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2234                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2235                         /*
2236                          * Someone more lucky has already allocated it.
2237                          * The only thing we can do is just take first
2238                          * found block(s)
2239                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2240                          */
2241                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2242                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2243                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2244                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2245                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2246                         cr = 3;
2247                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2248                         goto repeat;
2249                 }
2250         }
2251 out:
2252         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2253                 err = first_err;
2254         return err;
2255 }
2256
2257 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2258 {
2259         struct super_block *sb = seq->private;
2260         ext4_group_t group;
2261
2262         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2263                 return NULL;
2264         group = *pos + 1;
2265         return (void *) ((unsigned long) group);
2266 }
2267
2268 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2269 {
2270         struct super_block *sb = seq->private;
2271         ext4_group_t group;
2272
2273         ++*pos;
2274         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2275                 return NULL;
2276         group = *pos + 1;
2277         return (void *) ((unsigned long) group);
2278 }
2279
2280 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2281 {
2282         struct super_block *sb = seq->private;
2283         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2284         int i;
2285         int err, buddy_loaded = 0;
2286         struct ext4_buddy e4b;
2287         struct ext4_group_info *grinfo;
2288         struct sg {
2289                 struct ext4_group_info info;
2290                 ext4_grpblk_t counters[16];
2291         } sg;
2292
2293         group--;
2294         if (group == 0)
2295                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2296                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2297                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2298
2299         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2300                 sizeof(struct ext4_group_info);
2301         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2302         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2303         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2304                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2305                 if (err) {
2306                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2307                         return 0;
2308                 }
2309                 buddy_loaded = 1;
2310         }
2311
2312         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2313
2314         if (buddy_loaded)
2315                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2316
2317         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2318                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2319         for (i = 0; i <= 13; i++)
2320                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2321                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2322         seq_printf(seq, " ]\n");
2323
2324         return 0;
2325 }
2326
2327 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2328 {
2329 }
2330
2331 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2332         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2333         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2334         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2335         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2336 };
2337
2338 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2339 {
2340         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2341         int rc;
2342
2343         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2344         if (rc == 0) {
2345                 struct seq_file *m = file->private_data;
2346                 m->private = sb;
2347         }
2348         return rc;
2349
2350 }
2351
2352 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2353         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2354         .read           = seq_read,
2355         .llseek         = seq_lseek,
2356         .release        = seq_release,
2357 };
2358
2359 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2360 {
2361         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2362         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2363
2364         BUG_ON(!cachep);
2365         return cachep;
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2370  * of groups
2371  */
2372 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2373 {
2374         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2375         unsigned size;
2376         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2377
2378         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2379                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2380         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2381                 return 0;
2382
2383         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2384         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2385         if (!new_groupinfo) {
2386                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2387                 return -ENOMEM;
2388         }
2389         if (sbi->s_group_info) {
2390                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2391                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2392                 kvfree(sbi->s_group_info);
2393         }
2394         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2395         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2396         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2397                    sbi->s_group_info_size);
2398         return 0;
2399 }
2400
2401 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2402 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2403                           struct ext4_group_desc *desc)
2404 {
2405         int i;
2406         int metalen = 0;
2407         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2408         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2409         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2410
2411         /*
2412          * First check if this group is the first of a reserved block.
2413          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2414          * to ext4_group_info structures
2415          */
2416         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2417                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2418                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2419                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2420                 if (meta_group_info == NULL) {
2421                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2422                                  "for a buddy group");
2423                         goto exit_meta_group_info;
2424                 }
2425                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2426                         meta_group_info;
2427         }
2428
2429         meta_group_info =
2430                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2431         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2432
2433         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2434         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2435                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2436                 goto exit_group_info;
2437         }
2438         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2439                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2440
2441         /*
2442          * initialize bb_free to be able to skip
2443          * empty groups without initialization
2444          */
2445         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2446                 meta_group_info[i]->bb_free =
2447                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2448         } else {
2449                 meta_group_info[i]->bb_free =
2450                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2451         }
2452
2453         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2454         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2455         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2456         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2457
2458 #ifdef DOUBLE_CHECK
2459         {
2460                 struct buffer_head *bh;
2461                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2462                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2463                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2464                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2465                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2466                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2467                         sb->s_blocksize);
2468                 put_bh(bh);
2469         }
2470 #endif
2471
2472         return 0;
2473
2474 exit_group_info:
2475         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2476         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2477                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2478                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2479         }
2480 exit_meta_group_info:
2481         return -ENOMEM;
2482 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2483
2484 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2485 {
2486         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2487         ext4_group_t i;
2488         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2489         int err;
2490         struct ext4_group_desc *desc;
2491         struct kmem_cache *cachep;
2492
2493         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2494         if (err)
2495                 return err;
2496
2497         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2498         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2499                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2500                 goto err_freesgi;
2501         }
2502         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2503          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2504          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2505          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2506         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2507         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2508         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2509                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2510                 if (desc == NULL) {
2511                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2512                         goto err_freebuddy;
2513                 }
2514                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2515                         goto err_freebuddy;
2516         }
2517
2518         return 0;
2519
2520 err_freebuddy:
2521         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2522         while (i-- > 0)
2523                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2524         i = sbi->s_group_info_size;
2525         while (i-- > 0)
2526                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2527         iput(sbi->s_buddy_cache);
2528 err_freesgi:
2529         kvfree(sbi->s_group_info);
2530         return -ENOMEM;
2531 }
2532
2533 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2534 {
2535         int i;
2536
2537         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2538                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2539                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2540                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2541         }
2542 }
2543
2544 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2545 {
2546         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2547         int slab_size;
2548         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2549         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2550         struct kmem_cache *cachep;
2551
2552         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2553                 return -EINVAL;
2554
2555         if (unlikely(cache_index < 0))
2556                 cache_index = 0;
2557
2558         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2559         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2560                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2561                 return 0;       /* Already created */
2562         }
2563
2564         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2565                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2566
2567         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2568                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2569                                         NULL);
2570
2571         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2572
2573         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2574         if (!cachep) {
2575                 printk(KERN_EMERG
2576                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2577                 return -ENOMEM;
2578         }
2579
2580         return 0;
2581 }
2582
2583 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2584 {
2585         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2586         unsigned i, j;
2587         unsigned offset, offset_incr;
2588         unsigned max;
2589         int ret;
2590
2591         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2592
2593         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2594         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2595                 ret = -ENOMEM;
2596                 goto out;
2597         }
2598
2599         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2600         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2601         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2602                 ret = -ENOMEM;
2603                 goto out;
2604         }
2605
2606         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2607         if (ret < 0)
2608                 goto out;
2609
2610         /* order 0 is regular bitmap */
2611         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2612         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2613
2614         i = 1;
2615         offset = 0;
2616         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2617         max = sb->s_blocksize << 2;
2618         do {
2619                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2620                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2621                 offset += offset_incr;
2622                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2623                 max = max >> 1;
2624                 i++;
2625         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2626
2627         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2628         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2629         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2630
2631         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2632         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2633         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2634         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2635         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2636         /*
2637          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2638          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2639          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2640          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2641          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2642          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2643          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2644          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2645          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2646          * which seems reasonable as a default.
2647          */
2648         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2649                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2650         /*
2651          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2652          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2653          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2654          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2655          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2656          * the stripes.
2657          */
2658         if (sbi->s_stripe > 1) {
2659                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2660                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2661         }
2662
2663         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2664         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2665                 ret = -ENOMEM;
2666                 goto out;
2667         }
2668         for_each_possible_cpu(i) {
2669                 struct ext4_locality_group *lg;
2670                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2671                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2672                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2673                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2674                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2675         }
2676
2677         /* init file for buddy data */
2678         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2679         if (ret != 0)
2680                 goto out_free_locality_groups;
2681
2682         return 0;
2683
2684 out_free_locality_groups:
2685         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2686         sbi->s_locality_groups = NULL;
2687 out:
2688         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2689         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2690         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2691         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2692         return ret;
2693 }
2694
2695 /* need to called with the ext4 group lock held */
2696 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2697 {
2698         struct ext4_prealloc_space *pa;
2699         struct list_head *cur, *tmp;
2700         int count = 0;
2701
2702         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2703                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2704                 list_del(&pa->pa_group_list);
2705                 count++;
2706                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2707         }
2708         if (count)
2709                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2710
2711 }
2712
2713 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2714 {
2715         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2716         ext4_group_t i;
2717         int num_meta_group_infos;
2718         struct ext4_group_info *grinfo;
2719         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2720         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2721
2722         if (sbi->s_group_info) {
2723                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2724                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2725 #ifdef DOUBLE_CHECK
2726                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2727 #endif
2728                         ext4_lock_group(sb, i);
2729                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2730                         ext4_unlock_group(sb, i);
2731                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2732                 }
2733                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2734                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2735                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2736                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2737                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2738                 kvfree(sbi->s_group_info);
2739         }
2740         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2741         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2742         iput(sbi->s_buddy_cache);
2743         if (sbi->s_mb_stats) {
2744                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2745                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2746                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2747                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2748                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2749                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2750                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2751                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2752                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2753                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2754                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2755                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2756                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2757                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2758                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2759                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2760                                 sbi->s_mb_generation_time);
2761                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2762                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2763                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2764                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2765         }
2766
2767         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2768
2769         return 0;
2770 }
2771
2772 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2773                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2774 {
2775         ext4_fsblk_t discard_block;
2776
2777         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2778                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2779         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2780         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2781                         (unsigned long long) discard_block, count);
2782         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2783 }
2784
2785 /*
2786  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2787  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2788  */
2789 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2790                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2791                                     int rc)
2792 {
2793         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2794         struct ext4_buddy e4b;
2795         struct ext4_group_info *db;
2796         int err, count = 0, count2 = 0;
2797
2798         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2799                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2800
2801         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2802                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2803                                          entry->efd_start_cluster,
2804                                          entry->efd_count);
2805                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2806                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2807                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2808                                  " with %d", entry->efd_group,
2809                                  entry->efd_start_cluster,
2810                                  entry->efd_count, err);
2811         }
2812
2813         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2814         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2815         BUG_ON(err != 0);
2816
2817         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2818         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2819         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2820
2821         db = e4b.bd_info;
2822         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2823         count += entry->efd_count;
2824         count2++;
2825         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2826         /* Take it out of per group rb tree */
2827         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2828         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2829
2830         /*
2831          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2832          * ext4_trim_fs can trim it.
2833          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2834          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2835          */
2836         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2837                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2838
2839         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2840                 /* No more items in the per group rb tree
2841                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2842                  */
2843                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2844                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2845         }
2846         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2847         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2848         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2849
2850         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2851 }
2852
2853 int __init ext4_init_mballoc(void)
2854 {
2855         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2856                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2857         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2858                 return -ENOMEM;
2859
2860         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2861                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2862         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2863                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2864                 return -ENOMEM;
2865         }
2866
2867         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2868                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2869         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2870                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2871                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2872                 return -ENOMEM;
2873         }
2874         return 0;
2875 }
2876
2877 void ext4_exit_mballoc(void)
2878 {
2879         /*
2880          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2881          * before destroying the slab cache.
2882          */
2883         rcu_barrier();
2884         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2885         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2886         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2887         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2888 }
2889
2890
2891 /*
2892  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2893  * Returns 0 if success or error code
2894  */
2895 static noinline_for_stack int
2896 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2897                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2898 {
2899         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2900         struct ext4_group_desc *gdp;
2901         struct buffer_head *gdp_bh;
2902         struct ext4_sb_info *sbi;
2903         struct super_block *sb;
2904         ext4_fsblk_t block;
2905         int err, len;
2906
2907         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2908         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2909
2910         sb = ac->ac_sb;
2911         sbi = EXT4_SB(sb);
2912
2913         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2914         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2915                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2916                 bitmap_bh = NULL;
2917                 goto out_err;
2918         }
2919
2920         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2921         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2922         if (err)
2923                 goto out_err;
2924
2925         err = -EIO;
2926         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2927         if (!gdp)
2928                 goto out_err;
2929
2930         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2931                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2932
2933         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2934         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2935         if (err)
2936                 goto out_err;
2937
2938         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2939
2940         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2941         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2942                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2943                            "fs metadata", block, block+len);
2944                 /* File system mounted not to panic on error
2945                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2946                  * We leak some of the blocks here.
2947                  */
2948                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2949                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2950                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2951                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2952                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2953                 if (!err)
2954                         err = -EFSCORRUPTED;
2955                 goto out_err;
2956         }
2957
2958         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2959 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2960         {
2961                 int i;
2962                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2963                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2964                                                 bitmap_bh->b_data));
2965                 }
2966         }
2967 #endif
2968         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2969                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2970         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2971                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2972                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2973                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2974                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2975         }
2976         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2977         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2978         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2979         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2980
2981         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2982         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2983         /*
2984          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2985          */
2986         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2987                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2988                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2989                                    reserv_clstrs);
2990
2991         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2992                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2993                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2994                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2995                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2996         }
2997
2998         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2999         if (err)
3000                 goto out_err;
3001         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3002
3003 out_err:
3004         brelse(bitmap_bh);
3005         return err;
3006 }
3007
3008 /*
3009  * here we normalize request for locality group
3010  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3011  * s_strip if we set the same via mount option.
3012  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3013  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3014  *
3015  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3016  */
3017 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3018 {
3019         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3020         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3021
3022         BUG_ON(lg == NULL);
3023         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3024         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3025                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3026 }
3027
3028 /*
3029  * Normalization means making request better in terms of
3030  * size and alignment
3031  */
3032 static noinline_for_stack void
3033 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3034                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3035 {
3036         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3037         int bsbits, max;
3038         ext4_lblk_t end;
3039         loff_t size, start_off;
3040         loff_t orig_size __maybe_unused;
3041         ext4_lblk_t start;
3042         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3043         struct ext4_prealloc_space *pa;
3044
3045         /* do normalize only data requests, metadata requests
3046            do not need preallocation */
3047         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3048                 return;
3049
3050         /* sometime caller may want exact blocks */
3051         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3052                 return;
3053
3054         /* caller may indicate that preallocation isn't
3055          * required (it's a tail, for example) */
3056         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3057                 return;
3058
3059         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3060                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3061                 return ;
3062         }
3063
3064         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3065
3066         /* first, let's learn actual file size
3067          * given current request is allocated */
3068         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3069         size = size << bsbits;
3070         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3071                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3072         orig_size = size;
3073
3074         /* max size of free chunks */
3075         max = 2 << bsbits;
3076
3077 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3078                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3079
3080         /* first, try to predict filesize */
3081         /* XXX: should this table be tunable? */
3082         start_off = 0;
3083         if (size <= 16 * 1024) {
3084                 size = 16 * 1024;
3085         } else if (size <= 32 * 1024) {
3086                 size = 32 * 1024;
3087         } else if (size <= 64 * 1024) {
3088                 size = 64 * 1024;
3089         } else if (size <= 128 * 1024) {
3090                 size = 128 * 1024;
3091         } else if (size <= 256 * 1024) {
3092                 size = 256 * 1024;
3093         } else if (size <= 512 * 1024) {
3094                 size = 512 * 1024;
3095         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3096                 size = 1024 * 1024;
3097         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3098                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3099                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3100                 size = 2 * 1024 * 1024;
3101         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3102                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3103                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3104                 size = 4 * 1024 * 1024;
3105         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3106                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3107                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3108                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3109                 size = 8 * 1024 * 1024;
3110         } else {
3111                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3112                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3113                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3114         }
3115         size = size >> bsbits;
3116         start = start_off >> bsbits;
3117
3118         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3119         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3120                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3121                 start = ar->lleft + 1;
3122         }
3123         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3124                 size -= start + size - ar->lright;
3125
3126         end = start + size;
3127
3128         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3129         rcu_read_lock();
3130         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3131                 ext4_lblk_t pa_end;
3132
3133                 if (pa->pa_deleted)
3134                         continue;
3135                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3136                 if (pa->pa_deleted) {
3137                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3138                         continue;
3139                 }
3140
3141                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3142                                                   pa->pa_len);
3143
3144                 /* PA must not overlap original request */
3145                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3146                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3147
3148                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3149                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3150                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3151                         continue;
3152                 }
3153                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3154
3155                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3156                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3157                         BUG_ON(pa_end < start);
3158                         start = pa_end;
3159                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3160                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3161                         end = pa->pa_lstart;
3162                 }
3163                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3164         }
3165         rcu_read_unlock();
3166         size = end - start;
3167
3168         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3169         rcu_read_lock();
3170         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3171                 ext4_lblk_t pa_end;
3172
3173                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3174                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3175                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3176                                                           pa->pa_len);
3177                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3178                 }
3179                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3180         }
3181         rcu_read_unlock();
3182
3183         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3184                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3185                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3186                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3187                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3188                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3189                 BUG();
3190         }
3191         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3192
3193         /* now prepare goal request */
3194
3195         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3196          * placement or satisfy big request as is */
3197         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3198         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3199
3200         /* define goal start in order to merge */
3201         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3202                 /* merge to the right */
3203                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3204                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3205                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3206                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3207         }
3208         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3209                 /* merge to the left */
3210                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3211                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3212                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3213                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3214         }
3215
3216         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3217                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3218 }
3219
3220 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3221 {
3222         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3223
3224         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3225                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3226                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3227                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3228                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3229                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3230                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3231                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3232                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3233                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3234                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3235         }
3236
3237         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3238                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3239         else
3240                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3241 }
3242
3243 /*
3244  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3245  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3246  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3247  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3248  */
3249 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3250 {
3251         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3252         struct ext4_buddy e4b;
3253         int err;
3254
3255         if (pa == NULL) {
3256                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3257                         return;
3258                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3259                 if (err) {
3260                         /*
3261                          * This should never happen since we pin the
3262                          * pages in the ext4_allocation_context so
3263                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3264                          */
3265                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3266                         return;
3267                 }
3268                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3269                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3270                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3271                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3272                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3273                 return;
3274         }
3275         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3276                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3277 }
3278
3279 /*
3280  * use blocks preallocated to inode
3281  */
3282 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3283                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3284 {
3285         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3286         ext4_fsblk_t start;
3287         ext4_fsblk_t end;
3288         int len;
3289
3290         /* found preallocated blocks, use them */
3291         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3292         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3293                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3294         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3295         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3296                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3297         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3298         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3299         ac->ac_pa = pa;
3300
3301         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3302         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3303         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3304         pa->pa_free -= len;
3305
3306         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3307 }
3308
3309 /*
3310  * use blocks preallocated to locality group
3311  */
3312 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3313                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3314 {
3315         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3316
3317         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3318                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3319                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3320         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3321         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3322         ac->ac_pa = pa;
3323
3324         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3325          * possible race when the group is being loaded concurrently
3326          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3327          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3328          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3329          */
3330         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3331 }
3332
3333 /*
3334  * Return the prealloc space that have minimal distance
3335  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3336  * space that is having currently known minimal distance
3337  * from the goal block.
3338  */
3339 static struct ext4_prealloc_space *
3340 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3341                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3342                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3343 {
3344         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3345
3346         if (cpa == NULL) {
3347                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3348                 return pa;
3349         }
3350         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3351         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3352
3353         if (cur_distance <= new_distance)
3354                 return cpa;
3355
3356         /* drop the previous reference */
3357         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3358         atomic_inc(&pa->pa_count);
3359         return pa;
3360 }
3361
3362 /*
3363  * search goal blocks in preallocated space
3364  */
3365 static noinline_for_stack int
3366 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3367 {
3368         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3369         int order, i;
3370         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3371         struct ext4_locality_group *lg;
3372         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3373         ext4_fsblk_t goal_block;
3374
3375         /* only data can be preallocated */
3376         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3377                 return 0;
3378
3379         /* first, try per-file preallocation */
3380         rcu_read_lock();
3381         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3382
3383                 /* all fields in this condition don't change,
3384                  * so we can skip locking for them */
3385                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3386                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3387                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3388                         continue;
3389
3390                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3391                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3392                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3393                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3394                         continue;
3395
3396                 /* found preallocated blocks, use them */
3397                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3398                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3399                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3400                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3401                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3402                         ac->ac_criteria = 10;
3403                         rcu_read_unlock();
3404                         return 1;
3405                 }
3406                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3407         }
3408         rcu_read_unlock();
3409
3410         /* can we use group allocation? */
3411         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3412                 return 0;
3413
3414         /* inode may have no locality group for some reason */
3415         lg = ac->ac_lg;
3416         if (lg == NULL)
3417                 return 0;
3418         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3419         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3420                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3421                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3422
3423         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3424         /*
3425          * search for the prealloc space that is having
3426          * minimal distance from the goal block.
3427          */
3428         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3429                 rcu_read_lock();
3430                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3431                                         pa_inode_list) {
3432                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3433                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3434                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3435
3436                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3437                                                                 pa, cpa);
3438                         }
3439                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3440                 }
3441                 rcu_read_unlock();
3442         }
3443         if (cpa) {
3444                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3445                 ac->ac_criteria = 20;
3446                 return 1;
3447         }
3448         return 0;
3449 }
3450
3451 /*
3452  * the function goes through all block freed in the group
3453  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3454  * buddy must be generated from this bitmap
3455  * Need to be called with the ext4 group lock held
3456  */
3457 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3458                                                 ext4_group_t group)
3459 {
3460         struct rb_node *n;
3461         struct ext4_group_info *grp;
3462         struct ext4_free_data *entry;
3463
3464         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3465         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3466
3467         while (n) {
3468                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3469                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3470                 n = rb_next(n);
3471         }
3472         return;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3477  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3478  * Need to be called with ext4 group lock held
3479  */
3480 static noinline_for_stack
3481 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3482                                         ext4_group_t group)
3483 {
3484         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3485         struct ext4_prealloc_space *pa;
3486         struct list_head *cur;
3487         ext4_group_t groupnr;
3488         ext4_grpblk_t start;
3489         int preallocated = 0;
3490         int len;
3491
3492         /* all form of preallocation discards first load group,
3493          * so the only competing code is preallocation use.
3494          * we don't need any locking here
3495          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3496          * otherwise we could leave used blocks available for
3497          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3498          * is dropping preallocation
3499          */
3500         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3501                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3502                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3503                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3504                                              &groupnr, &start);
3505                 len = pa->pa_len;
3506                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3507                 if (unlikely(len == 0))
3508                         continue;
3509                 BUG_ON(groupnr != group);
3510                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3511                 preallocated += len;
3512         }
3513         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3514 }
3515
3516 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3517 {
3518         struct ext4_prealloc_space *pa;
3519         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3520
3521         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3522         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3523         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3524 }
3525
3526 /*
3527  * drops a reference to preallocated space descriptor
3528  * if this was the last reference and the space is consumed
3529  */
3530 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3531                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3532 {
3533         ext4_group_t grp;
3534         ext4_fsblk_t grp_blk;
3535
3536         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3537         spin_lock(&pa->pa_lock);
3538         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3539                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3540                 return;
3541         }
3542
3543         if (pa->pa_deleted == 1) {
3544                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3545                 return;
3546         }
3547
3548         pa->pa_deleted = 1;
3549         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3550
3551         grp_blk = pa->pa_pstart;
3552         /*
3553          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3554          * next group when pa is used up
3555          */
3556         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3557                 grp_blk--;
3558
3559         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3560
3561         /*
3562          * possible race:
3563          *
3564          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3565          *                                      find block B in PA
3566          *  copy on-disk bitmap to buddy
3567          *                                      mark B in on-disk bitmap
3568          *                                      drop PA from group
3569          *  mark all PAs in buddy
3570          *
3571          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3572          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3573          * against that pair
3574          */
3575         ext4_lock_group(sb, grp);
3576         list_del(&pa->pa_group_list);
3577         ext4_unlock_group(sb, grp);
3578
3579         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3580         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3581         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3582
3583         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3584 }
3585
3586 /*
3587  * creates new preallocated space for given inode
3588  */
3589 static noinline_for_stack int
3590 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3591 {
3592         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3593         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3594         struct ext4_prealloc_space *pa;
3595         struct ext4_group_info *grp;
3596         struct ext4_inode_info *ei;
3597
3598         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3599         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3600         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3601         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3602
3603         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3604         if (pa == NULL)
3605                 return -ENOMEM;
3606
3607         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3608                 int winl;
3609                 int wins;
3610                 int win;
3611                 int offs;
3612
3613                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3614                  * so, found space must get proper lstart
3615                  * to cover original request */
3616                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3617                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3618
3619                 /* we're limited by original request in that
3620                  * logical block must be covered any way
3621                  * winl is window we can move our chunk within */
3622                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3623
3624                 /* also, we should cover whole original request */
3625                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3626
3627                 /* the smallest one defines real window */
3628                 win = min(winl, wins);
3629
3630                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3631                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3632                 if (offs && offs < win)
3633                         win = offs;
3634
3635                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3636                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3637                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3638                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3639         }
3640
3641         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3642          * allocated blocks for history */
3643         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3644
3645         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3646         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3647         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3648         pa->pa_free = pa->pa_len;
3649         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3650         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3651         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3652         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3653         pa->pa_deleted = 0;
3654         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3655
3656         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3657                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3658         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3659
3660         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3661         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3662
3663         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3664         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3665
3666         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3667         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3668
3669         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3670         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3671         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3672
3673         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3674         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3675         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3676
3677         return 0;
3678 }
3679
3680 /*
3681  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3682  */
3683 static noinline_for_stack int
3684 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3685 {
3686         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3687         struct ext4_locality_group *lg;
3688         struct ext4_prealloc_space *pa;
3689         struct ext4_group_info *grp;
3690
3691         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3692         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3693         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3694         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3695
3696         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3697         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3698         if (pa == NULL)
3699                 return -ENOMEM;
3700
3701         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3702          * allocated blocks for history */
3703         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3704
3705         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3706         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3707         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3708         pa->pa_free = pa->pa_len;
3709         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3710         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3711         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3712         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3713         pa->pa_deleted = 0;
3714         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3715
3716         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3717                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3718         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3719
3720         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3721         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3722
3723         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3724         lg = ac->ac_lg;
3725         BUG_ON(lg == NULL);
3726
3727         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3728         pa->pa_inode = NULL;
3729
3730         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3731         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3732         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3733
3734         /*
3735          * We will later add the new pa to the right bucket
3736          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3737          */
3738         return 0;
3739 }
3740
3741 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3742 {
3743         int err;
3744
3745         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3746                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3747         else
3748                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3749         return err;
3750 }
3751
3752 /*
3753  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3754  * in-core bitmap and buddy.
3755  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3756  * nobody else can find/use it.
3757  * the caller MUST hold group/inode locks.
3758  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3759  */
3760 static noinline_for_stack int
3761 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3762                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3763 {
3764         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3765         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3766         unsigned int end;
3767         unsigned int next;
3768         ext4_group_t group;
3769         ext4_grpblk_t bit;
3770         unsigned long long grp_blk_start;
3771         int err = 0;
3772         int free = 0;
3773
3774         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3775         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3776         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3777         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3778         end = bit + pa->pa_len;
3779
3780         while (bit < end) {
3781                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3782                 if (bit >= end)
3783                         break;
3784                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3785                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3786                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3787                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3788                 free += next - bit;
3789
3790                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3791                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3792                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3793                                                next - bit);
3794                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3795                 bit = next + 1;
3796         }
3797         if (free != pa->pa_free) {
3798                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3799                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3800                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3801                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3802                          (unsigned long) pa->pa_len);
3803                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3804                                         free, pa->pa_free);
3805                 /*
3806                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3807                  * from the bitmap and continue.
3808                  */
3809         }
3810         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3811
3812         return err;
3813 }
3814
3815 static noinline_for_stack int
3816 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3817                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3818 {
3819         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3820         ext4_group_t group;
3821         ext4_grpblk_t bit;
3822
3823         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3824         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3825         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3826         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3827         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3828         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3829         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3830
3831         return 0;
3832 }
3833
3834 /*
3835  * releases all preallocations in given group
3836  *
3837  * first, we need to decide discard policy:
3838  * - when do we discard
3839  *   1) ENOSPC
3840  * - how many do we discard
3841  *   1) how many requested
3842  */
3843 static noinline_for_stack int
3844 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3845                                         ext4_group_t group, int needed)
3846 {
3847         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3848         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3849         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3850         struct list_head list;
3851         struct ext4_buddy e4b;
3852         int err;
3853         int busy = 0;
3854         int free = 0;
3855
3856         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3857
3858         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3859                 return 0;
3860
3861         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3862         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3863                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3864                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3865                            err, group);
3866                 return 0;
3867         }
3868
3869         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3870         if (err) {
3871                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3872                 put_bh(bitmap_bh);
3873                 return 0;
3874         }
3875
3876         if (needed == 0)
3877                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3878
3879         INIT_LIST_HEAD(&list);
3880 repeat:
3881         ext4_lock_group(sb, group);
3882         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3883                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3884                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3885                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3886                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3887                         busy = 1;
3888                         continue;
3889                 }
3890                 if (pa->pa_deleted) {
3891                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3892                         continue;
3893                 }
3894
3895                 /* seems this one can be freed ... */
3896                 pa->pa_deleted = 1;
3897
3898                 /* we can trust pa_free ... */
3899                 free += pa->pa_free;
3900
3901                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3902
3903                 list_del(&pa->pa_group_list);
3904                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3905         }
3906
3907         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3908         if (free < needed && busy) {
3909                 busy = 0;
3910                 ext4_unlock_group(sb, group);
3911                 cond_resched();
3912                 goto repeat;
3913         }
3914
3915         /* found anything to free? */
3916         if (list_empty(&list)) {
3917                 BUG_ON(free != 0);
3918                 goto out;
3919         }
3920
3921         /* now free all selected PAs */
3922         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3923
3924                 /* remove from object (inode or locality group) */
3925                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3926                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3927                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3928
3929                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3930                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3931                 else
3932                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3933
3934                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3935                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3936         }
3937
3938 out:
3939         ext4_unlock_group(sb, group);
3940         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3941         put_bh(bitmap_bh);
3942         return free;
3943 }
3944
3945 /*
3946  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3947  *
3948  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3949  * We don't want another block to be served from the prealloc
3950  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3951  *
3952  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3953  */
3954 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3955 {
3956         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3957         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3958         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3959         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3960         ext4_group_t group = 0;
3961         struct list_head list;
3962         struct ext4_buddy e4b;
3963         int err;
3964
3965         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3966                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3967                 return;
3968         }
3969
3970         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3971         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3972
3973         INIT_LIST_HEAD(&list);
3974
3975 repeat:
3976         /* first, collect all pa's in the inode */
3977         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3978         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3979                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3980                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3981                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3982                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3983                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3984                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3985                          * use preallocation while we're discarding it */
3986                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3987                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3988                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3989                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3990                         WARN_ON(1);
3991                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3992                         goto repeat;
3993
3994                 }
3995                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3996                         pa->pa_deleted = 1;
3997                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3998                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3999                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4000                         continue;
4001                 }
4002
4003                 /* someone is deleting pa right now */
4004                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4005                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4006
4007                 /* we have to wait here because pa_deleted
4008                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4009                  * the list. as we might be called from
4010                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4011                  * and concurrent thread which is unlinking
4012                  * pa from inode's list may access already
4013                  * freed memory, bad-bad-bad */
4014
4015                 /* XXX: if this happens too often, we can
4016                  * add a flag to force wait only in case
4017                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4018                  * regular truncate */
4019                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4020                 goto repeat;
4021         }
4022         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4023
4024         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4025                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4026                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4027
4028                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4029                 if (err) {
4030                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4031                                         group);
4032                         continue;
4033                 }
4034
4035                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4036                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4037                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4038                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4039                                         err, group);
4040                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4041                         continue;
4042                 }
4043
4044                 ext4_lock_group(sb, group);
4045                 list_del(&pa->pa_group_list);
4046                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4047                 ext4_unlock_group(sb, group);
4048
4049                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4050                 put_bh(bitmap_bh);
4051
4052                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4053                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4054         }
4055 }
4056
4057 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4058 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4059 {
4060         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4061         ext4_group_t ngroups, i;
4062
4063         if (!ext4_mballoc_debug ||
4064             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4065                 return;
4066
4067         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4068                         " Allocation context details:");
4069         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4070                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4071         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4072                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4073                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4074                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4075                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4076                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4077                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4078                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4079                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4080                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4081                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4082                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4083                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4084                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4085                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4086                         (int)ac->ac_criteria);
4087         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4088         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4089         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4090         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4091                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4092                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4093                 ext4_grpblk_t start;
4094                 struct list_head *cur;
4095                 ext4_lock_group(sb, i);
4096                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4097                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4098                                         pa_group_list);
4099                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4100                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4101                                                      NULL, &start);
4102                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4103                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4104                                start, pa->pa_len);
4105                 }
4106                 ext4_unlock_group(sb, i);
4107
4108                 if (grp->bb_free == 0)
4109                         continue;
4110                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4111                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4112         }
4113         printk(KERN_ERR "\n");
4114 }
4115 #else
4116 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4117 {
4118         return;
4119 }
4120 #endif
4121
4122 /*
4123  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4124  * file is determined by the current size or the resulting size after
4125  * allocation which ever is larger
4126  *
4127  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4128  */
4129 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4130 {
4131         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4132         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4133         loff_t size, isize;
4134
4135         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4136                 return;
4137
4138         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4139                 return;
4140
4141         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4142         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4143                 >> bsbits;
4144
4145         if ((size == isize) &&
4146             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4147             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4148                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4149                 return;
4150         }
4151
4152         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4153                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4154                 return;
4155         }
4156
4157         /* don't use group allocation for large files */
4158         size = max(size, isize);
4159         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4160                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4161                 return;
4162         }
4163
4164         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4165         /*
4166          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4167          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4168          * request from multiple CPUs.
4169          */
4170         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4171
4172         /* we're going to use group allocation */
4173         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4174
4175         /* serialize all allocations in the group */
4176         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4177 }
4178
4179 static noinline_for_stack int
4180 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4181                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4182 {
4183         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4184         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4185         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4186         ext4_group_t group;
4187         unsigned int len;
4188         ext4_fsblk_t goal;
4189         ext4_grpblk_t block;
4190
4191         /* we can't allocate > group size */
4192         len = ar->len;
4193
4194         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4195         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4196                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4197
4198         /* start searching from the goal */
4199         goal = ar->goal;
4200         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4201                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4202                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4203         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4204
4205         /* set up allocation goals */
4206         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4207         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4208         ac->ac_sb = sb;
4209         ac->ac_inode = ar->inode;
4210         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4211         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4212         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4213         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4214         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4215         ac->ac_flags = ar->flags;
4216
4217         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4218          * locality group. this is a policy, actually */
4219         ext4_mb_group_or_file(ac);
4220
4221         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4222                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4223                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4224                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4225                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4226                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4227                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4228         return 0;
4229
4230 }
4231
4232 static noinline_for_stack void
4233 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4234                                         struct ext4_locality_group *lg,
4235                                         int order, int total_entries)
4236 {
4237         ext4_group_t group = 0;
4238         struct ext4_buddy e4b;
4239         struct list_head discard_list;
4240         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4241
4242         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4243
4244         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4245
4246         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4247         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4248                                                 pa_inode_list) {
4249                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4250                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4251                         /*
4252                          * This is the pa that we just used
4253                          * for block allocation. So don't
4254                          * free that
4255                          */
4256                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4257                         continue;
4258                 }
4259                 if (pa->pa_deleted) {
4260                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4261                         continue;
4262                 }
4263                 /* only lg prealloc space */
4264                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4265
4266                 /* seems this one can be freed ... */
4267                 pa->pa_deleted = 1;
4268                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4269
4270                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4271                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4272
4273                 total_entries--;
4274                 if (total_entries <= 5) {
4275                         /*
4276                          * we want to keep only 5 entries
4277                          * allowing it to grow to 8. This
4278                          * mak sure we don't call discard
4279                          * soon for this list.
4280                          */
4281                         break;
4282                 }
4283         }
4284         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4285
4286         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4287
4288                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4289                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4290                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4291                                         group);
4292                         continue;
4293                 }
4294                 ext4_lock_group(sb, group);
4295                 list_del(&pa->pa_group_list);
4296                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4297                 ext4_unlock_group(sb, group);
4298
4299                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4300                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4301                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4302         }
4303 }
4304
4305 /*
4306  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4307  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4308  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4309  *
4310  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4311  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4312  */
4313
4314 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4315 {
4316         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4317         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4318         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4319         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4320
4321         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4322         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4323                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4324                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4325         /* Add the prealloc space to lg */
4326         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4327         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4328                                                 pa_inode_list) {
4329                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4330                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4331                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4332                         continue;
4333                 }
4334                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4335                         /* Add to the tail of the previous entry */
4336                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4337                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4338                         added = 1;
4339                         /*
4340                          * we want to count the total
4341                          * number of entries in the list
4342                          */
4343                 }
4344                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4345                 lg_prealloc_count++;
4346         }
4347         if (!added)
4348                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4349                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4350         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4351
4352         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4353         if (lg_prealloc_count > 8) {
4354                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4355                                                   order, lg_prealloc_count);
4356                 return;
4357         }
4358         return ;
4359 }
4360
4361 /*
4362  * release all resource we used in allocation
4363  */
4364 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4365 {
4366         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4367         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4368         if (pa) {
4369                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4370                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4371                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4372                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4373                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4374                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4375                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4376                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4377                 }
4378         }
4379         if (pa) {
4380                 /*
4381                  * We want to add the pa to the right bucket.
4382                  * Remove it from the list and while adding
4383                  * make sure the list to which we are adding
4384                  * doesn't grow big.
4385                  */
4386                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4387                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4388                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4389                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4390                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4391                 }
4392                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4393         }
4394         if (ac->ac_bitmap_page)
4395                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4396         if (ac->ac_buddy_page)
4397                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4398         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4399                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4400         ext4_mb_collect_stats(ac);
4401         return 0;
4402 }
4403
4404 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4405 {
4406         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4407         int ret;
4408         int freed = 0;
4409
4410         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4411         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4412                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4413                 freed += ret;
4414                 needed -= ret;
4415         }
4416
4417         return freed;
4418 }
4419
4420 /*
4421  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4422  * it tries to use preallocation first, then falls back
4423  * to usual allocation
4424  */
4425 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4426                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4427 {
4428         int freed;
4429         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4430         struct ext4_sb_info *sbi;
4431         struct super_block *sb;
4432         ext4_fsblk_t block = 0;
4433         unsigned int inquota = 0;
4434         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4435
4436         might_sleep();
4437         sb = ar->inode->i_sb;
4438         sbi = EXT4_SB(sb);
4439
4440         trace_ext4_request_blocks(ar);
4441
4442         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4443         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4444                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4445
4446         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4447                 /* Without delayed allocation we need to verify
4448                  * there is enough free blocks to do block allocation
4449                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4450                  */
4451                 while (ar->len &&
4452                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4453
4454                         /* let others to free the space */
4455                         cond_resched();
4456                         ar->len = ar->len >> 1;
4457                 }
4458                 if (!ar->len) {
4459                         *errp = -ENOSPC;
4460                         return 0;
4461                 }
4462                 reserv_clstrs = ar->len;
4463                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4464                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4465                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4466                 } else {
4467                         while (ar->len &&
4468                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4469                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4470
4471                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4472                                 ar->len--;
4473                         }
4474                 }
4475                 inquota = ar->len;
4476                 if (ar->len == 0) {
4477                         *errp = -EDQUOT;
4478                         goto out;
4479                 }
4480         }
4481
4482         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4483         if (!ac) {
4484                 ar->len = 0;
4485                 *errp = -ENOMEM;
4486                 goto out;
4487         }
4488
4489         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4490         if (*errp) {
4491                 ar->len = 0;
4492                 goto out;
4493         }
4494
4495         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4496         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4497                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4498                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4499 repeat:
4500                 /* allocate space in core */
4501                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4502                 if (*errp)
4503                         goto discard_and_exit;
4504
4505                 /* as we've just preallocated more space than
4506                  * user requested originally, we store allocated
4507                  * space in a special descriptor */
4508                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4509                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4510                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4511                 if (*errp) {
4512                 discard_and_exit:
4513                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4514                         goto errout;
4515                 }
4516         }
4517         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4518                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4519                 if (*errp) {
4520                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4521                         goto errout;
4522                 } else {
4523                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4524                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4525                 }
4526         } else {
4527                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4528                 if (freed)
4529                         goto repeat;
4530                 *errp = -ENOSPC;
4531         }
4532
4533 errout:
4534         if (*errp) {
4535                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4536                 ar->len = 0;
4537                 ext4_mb_show_ac(ac);
4538         }
4539         ext4_mb_release_context(ac);
4540 out:
4541         if (ac)
4542                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4543         if (inquota && ar->len < inquota)
4544                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4545         if (!ar->len) {
4546                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4547                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4548                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4549                                                 reserv_clstrs);
4550         }
4551
4552         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4553
4554         return block;
4555 }
4556
4557 /*
4558  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4559  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4560  * AND the blocks are associated with the same group.
4561  */
4562 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4563                         struct ext4_free_data *entry2)
4564 {
4565         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4566             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4567             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4568                 return 1;
4569         return 0;
4570 }
4571
4572 static noinline_for_stack int
4573 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4574                       struct ext4_free_data *new_entry)
4575 {
4576         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4577         ext4_grpblk_t cluster;
4578         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4579         struct ext4_free_data *entry;
4580         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4581         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4582         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4583         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4584         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4585
4586         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4587         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4588         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4589
4590         new_node = &new_entry->efd_node;
4591         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4592
4593         if (!*n) {
4594                 /* first free block exent. We need to
4595                    protect buddy cache from being freed,
4596                  * otherwise we'll refresh it from
4597                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4598                  * blocks */
4599                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4600                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4601         }
4602         while (*n) {
4603                 parent = *n;
4604                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4605                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4606                         n = &(*n)->rb_left;
4607                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4608                         n = &(*n)->rb_right;
4609                 else {
4610                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4611                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4612                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4613                                 "Block already on to-be-freed list");
4614                         return 0;
4615                 }
4616         }
4617
4618         rb_link_node(new_node, parent, n);
4619         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4620
4621         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4622         node = rb_prev(new_node);
4623         if (node) {
4624                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4625                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4626                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4627                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4628                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4629                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4630                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4631                 }
4632         }
4633
4634         node = rb_next(new_node);
4635         if (node) {
4636                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4637                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4638                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4639                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4640                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4641                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4642                 }
4643         }
4644         /* Add the extent to transaction's private list */
4645         new_entry->efd_jce.jce_func = ext4_free_data_callback;
4646         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4647         _ext4_journal_callback_add(handle, &new_entry->efd_jce);
4648         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4649         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4650         return 0;
4651 }
4652
4653 /**
4654  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4655  * @handle:             handle for this transaction
4656  * @inode:              inode
4657  * @block:              start physical block to free
4658  * @count:              number of blocks to count
4659  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4660  */
4661 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4662                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4663                       unsigned long count, int flags)
4664 {
4665         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4666         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4667         struct ext4_group_desc *gdp;
4668         unsigned int overflow;
4669         ext4_grpblk_t bit;
4670         struct buffer_head *gd_bh;
4671         ext4_group_t block_group;
4672         struct ext4_sb_info *sbi;
4673         struct ext4_buddy e4b;
4674         unsigned int count_clusters;
4675         int err = 0;
4676         int ret;
4677
4678         might_sleep();
4679         if (bh) {
4680                 if (block)
4681                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4682                 else
4683                         block = bh->b_blocknr;
4684         }
4685
4686         sbi = EXT4_SB(sb);
4687         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4688             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4689                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4690                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4691                 goto error_return;
4692         }
4693
4694         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4695         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4696
4697         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4698                 BUG_ON(count > 1);
4699
4700                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4701                             inode, bh, block);
4702         }
4703
4704         /*
4705          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4706          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4707          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4708          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4709          * requested to avoid doing so.
4710          */
4711         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4712         if (overflow) {
4713                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4714                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4715                         block += overflow;
4716                         if (count > overflow)
4717                                 count -= overflow;
4718                         else
4719                                 return;
4720                 } else {
4721                         block -= overflow;
4722                         count += overflow;
4723                 }
4724         }
4725         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4726         if (overflow) {
4727                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4728                         if (count > overflow)
4729                                 count -= overflow;
4730                         else
4731                                 return;
4732                 } else
4733                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4734         }
4735
4736         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4737                 int i;
4738                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4739
4740                 for (i = 0; i < count; i++) {
4741                         cond_resched();
4742                         if (is_metadata)
4743                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4744                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4745                 }
4746         }
4747
4748 do_more:
4749         overflow = 0;
4750         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4751
4752         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4753                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4754                 return;
4755
4756         /*
4757          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4758          * boundary.
4759          */
4760         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4761                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4762                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4763                 count -= overflow;
4764         }
4765         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4766         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4767         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4768                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4769                 bitmap_bh = NULL;
4770                 goto error_return;
4771         }
4772         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4773         if (!gdp) {
4774                 err = -EIO;
4775                 goto error_return;
4776         }
4777
4778         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4779             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4780             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4781                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4782             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4783                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4784
4785                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4786                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4787                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4788                 goto error_return;
4789         }
4790
4791         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4792         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4793         if (err)
4794                 goto error_return;
4795
4796         /*
4797          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4798          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4799          * using it
4800          */
4801         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4802         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4803         if (err)
4804                 goto error_return;
4805 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4806         {
4807                 int i;
4808                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4809                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4810         }
4811 #endif
4812         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4813
4814         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4815         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4816                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4817         if (err)
4818                 goto error_return;
4819
4820         /*
4821          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
4822          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
4823          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
4824          * consistency guarantees.
4825          */
4826         if (ext4_handle_valid(handle) &&
4827             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
4828              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
4829                 struct ext4_free_data *new_entry;
4830                 /*
4831                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4832                  * to fail.
4833                  */
4834                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4835                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4836                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4837                 new_entry->efd_group = block_group;
4838                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4839                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4840
4841                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4842                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4843                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4844         } else {
4845                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4846                  * with group lock held. generate_buddy look at
4847                  * them with group lock_held
4848                  */
4849                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4850                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4851                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4852                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4853                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4854                                          " with %d", block_group, bit, count,
4855                                          err);
4856                 } else
4857                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4858
4859                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4860                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4861                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4862         }
4863
4864         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4865         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4866         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4867         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4868         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4869
4870         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4871                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4872                 atomic64_add(count_clusters,
4873                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4874         }
4875
4876         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4877                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4878         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4879
4880         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4881
4882         /* We dirtied the bitmap block */
4883         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4884         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4885
4886         /* And the group descriptor block */
4887         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4888         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4889         if (!err)
4890                 err = ret;
4891
4892         if (overflow && !err) {
4893                 block += count;
4894                 count = overflow;
4895                 put_bh(bitmap_bh);
4896                 goto do_more;
4897         }
4898 error_return:
4899         brelse(bitmap_bh);
4900         ext4_std_error(sb, err);
4901         return;
4902 }
4903
4904 /**
4905  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4906  * @handle:                     handle to this transaction
4907  * @sb:                         super block
4908  * @block:                      start physical block to add to the block group
4909  * @count:                      number of blocks to free
4910  *
4911  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4912  */
4913 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4914                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4915 {
4916         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4917         struct buffer_head *gd_bh;
4918         ext4_group_t block_group;
4919         ext4_grpblk_t bit;
4920         unsigned int i;
4921         struct ext4_group_desc *desc;
4922         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4923         struct ext4_buddy e4b;
4924         int err = 0, ret, blk_free_count;
4925         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4926
4927         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4928
4929         if (count == 0)
4930                 return 0;
4931
4932         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4933         /*
4934          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4935          * boundary.
4936          */
4937         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4938                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u",
4939                              block_group);
4940                 err = -EINVAL;
4941                 goto error_return;
4942         }
4943
4944         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4945         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4946                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4947                 bitmap_bh = NULL;
4948                 goto error_return;
4949         }
4950
4951         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4952         if (!desc) {
4953                 err = -EIO;
4954                 goto error_return;
4955         }
4956
4957         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4958             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4959             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4960             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4961                      sbi->s_itb_per_group)) {
4962                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4963                            "Block = %llu, count = %lu",
4964                            block, count);
4965                 err = -EINVAL;
4966                 goto error_return;
4967         }
4968
4969         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4970         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4971         if (err)
4972                 goto error_return;
4973
4974         /*
4975          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4976          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4977          * using it
4978          */
4979         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4980         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4981         if (err)
4982                 goto error_return;
4983
4984         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4985                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4986                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4987                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4988                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4989                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4990                 } else {
4991                         blocks_freed++;
4992                 }
4993         }
4994
4995         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4996         if (err)
4997                 goto error_return;
4998
4999         /*
5000          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5001          * with group lock held. generate_buddy look at
5002          * them with group lock_held
5003          */
5004         ext4_lock_group(sb, block_group);
5005         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
5006         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
5007         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5008         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5009         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5010         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5011         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5012         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5013                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5014
5015         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5016                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5017                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5018                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5019         }
5020
5021         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5022
5023         /* We dirtied the bitmap block */
5024         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5025         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5026
5027         /* And the group descriptor block */
5028         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5029         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5030         if (!err)
5031                 err = ret;
5032
5033 error_return:
5034         brelse(bitmap_bh);
5035         ext4_std_error(sb, err);
5036         return err;
5037 }
5038
5039 /**
5040  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5041  * @sb:         super block for the file system
5042  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5043  * @count:      number of blocks to TRIM
5044  * @group:      alloc. group we are working with
5045  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5046  *
5047  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5048  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5049  * be called with under the group lock.
5050  */
5051 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5052                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5053 __releases(bitlock)
5054 __acquires(bitlock)
5055 {
5056         struct ext4_free_extent ex;
5057         int ret = 0;
5058
5059         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5060
5061         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5062
5063         ex.fe_start = start;
5064         ex.fe_group = group;
5065         ex.fe_len = count;
5066
5067         /*
5068          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5069          * being trimmed.
5070          */
5071         mb_mark_used(e4b, &ex);
5072         ext4_unlock_group(sb, group);
5073         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5074         ext4_lock_group(sb, group);
5075         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5076         return ret;
5077 }
5078
5079 /**
5080  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5081  * @sb:                 super block for file system
5082  * @group:              group to be trimmed
5083  * @start:              first group block to examine
5084  * @max:                last group block to examine
5085  * @minblocks:          minimum extent block count
5086  *
5087  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5088  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5089  * the extent.
5090  *
5091  *
5092  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5093  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5094  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5095  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5096  */
5097 static ext4_grpblk_t
5098 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5099                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5100                    ext4_grpblk_t minblocks)
5101 {
5102         void *bitmap;
5103         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5104         struct ext4_buddy e4b;
5105         int ret = 0;
5106
5107         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5108
5109         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5110         if (ret) {
5111                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5112                                 "information for %u", group);
5113                 return ret;
5114         }
5115         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5116
5117         ext4_lock_group(sb, group);
5118         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5119             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5120                 goto out;
5121
5122         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5123                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5124
5125         while (start <= max) {
5126                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5127                 if (start > max)
5128                         break;
5129                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5130
5131                 if ((next - start) >= minblocks) {
5132                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5133                                                next - start, group, &e4b);
5134                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5135                                 break;
5136                         ret = 0;
5137                         count += next - start;
5138                 }
5139                 free_count += next - start;
5140                 start = next + 1;
5141
5142                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5143                         count = -ERESTARTSYS;
5144                         break;
5145                 }
5146
5147                 if (need_resched()) {
5148                         ext4_unlock_group(sb, group);
5149                         cond_resched();
5150                         ext4_lock_group(sb, group);
5151                 }
5152
5153                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5154                         break;
5155         }
5156
5157         if (!ret) {
5158                 ret = count;
5159                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5160         }
5161 out:
5162         ext4_unlock_group(sb, group);
5163         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5164
5165         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5166                 count, group);
5167
5168         return ret;
5169 }
5170
5171 /**
5172  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5173  * @sb:                 superblock for filesystem
5174  * @range:              fstrim_range structure
5175  *
5176  * start:       First Byte to trim
5177  * len:         number of Bytes to trim from start
5178  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5179  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5180  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5181  * is invoked to trim all free space.
5182  */
5183 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5184 {
5185         struct ext4_group_info *grp;
5186         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5187         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5188         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5189         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5190                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5191         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5192         int ret = 0;
5193
5194         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5195         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5196         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5197                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5198
5199         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5200             start >= max_blks ||
5201             range->len < sb->s_blocksize)
5202                 return -EINVAL;
5203         if (end >= max_blks)
5204                 end = max_blks - 1;
5205         if (end <= first_data_blk)
5206                 goto out;
5207         if (start < first_data_blk)
5208                 start = first_data_blk;
5209
5210         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5211         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5212                                      &first_group, &first_cluster);
5213         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5214                                      &last_group, &last_cluster);
5215
5216         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5217         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5218
5219         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5220                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5221                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5222                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5223                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5224                         if (ret)
5225                                 break;
5226                 }
5227
5228                 /*
5229                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5230                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5231                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5232                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5233                  */
5234                 if (group == last_group)
5235                         end = last_cluster;
5236
5237                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5238                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5239                                                 end, minlen);
5240                         if (cnt < 0) {
5241                                 ret = cnt;
5242                                 break;
5243                         }
5244                         trimmed += cnt;
5245                 }
5246
5247                 /*
5248                  * For every group except the first one, we are sure
5249                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5250                  */
5251                 first_cluster = 0;
5252         }
5253
5254         if (!ret)
5255                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5256
5257 out:
5258         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5259         return ret;
5260 }