Merge remote-tracking branch 'asoc/topic/kconfig' into asoc-next
[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         void *bb;
1270
1271         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1272         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1273
1274         bb = e4b->bd_buddy;
1275         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1276                 block = block >> 1;
1277                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1278                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1279                         return order;
1280                 }
1281                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1282                 order++;
1283         }
1284         return 0;
1285 }
1286
1287 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1288 {
1289         __u32 *addr;
1290
1291         len = cur + len;
1292         while (cur < len) {
1293                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1294                         /* fast path: clear whole word at once */
1295                         addr = bm + (cur >> 3);
1296                         *addr = 0;
1297                         cur += 32;
1298                         continue;
1299                 }
1300                 mb_clear_bit(cur, bm);
1301                 cur++;
1302         }
1303 }
1304
1305 /* clear bits in given range
1306  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1307  */
1308 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1309 {
1310         __u32 *addr;
1311         int zero_bit = -1;
1312
1313         len = cur + len;
1314         while (cur < len) {
1315                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1316                         /* fast path: clear whole word at once */
1317                         addr = bm + (cur >> 3);
1318                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1319                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1320                         *addr = 0;
1321                         cur += 32;
1322                         continue;
1323                 }
1324                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1325                         zero_bit = cur;
1326                 cur++;
1327         }
1328
1329         return zero_bit;
1330 }
1331
1332 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1333 {
1334         __u32 *addr;
1335
1336         len = cur + len;
1337         while (cur < len) {
1338                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1339                         /* fast path: set whole word at once */
1340                         addr = bm + (cur >> 3);
1341                         *addr = 0xffffffff;
1342                         cur += 32;
1343                         continue;
1344                 }
1345                 mb_set_bit(cur, bm);
1346                 cur++;
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * _________________________________________________________________ */
1352
1353 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1354 {
1355         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1356                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1357                 (*bit) -= side;
1358                 return 1;
1359         }
1360         else {
1361                 (*bit) += side;
1362                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1363                 return -1;
1364         }
1365 }
1366
1367 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1368 {
1369         int max;
1370         int order = 1;
1371         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1372
1373         while (buddy) {
1374                 void *buddy2;
1375
1376                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1377                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1378                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1379                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1380                  * align with upper layer and then go up.
1381                  * Releasing entire group is all about clearing
1382                  * single bit of highest order buddy.
1383                  */
1384
1385                 /* Example:
1386                  * ---------------------------------
1387                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1388                  * ---------------------------------
1389                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1390                  * ---------------------------------
1391                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1392                  *      \_____________________/
1393                  *
1394                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1395                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1396                  * decrease bb_counters and extend range to
1397                  * [0; 6]
1398                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1399                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1400                  * [0; 5].
1401                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1402                  */
1403
1404
1405                 if (first & 1)
1406                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1407                 if (!(last & 1))
1408                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1409                 if (first > last)
1410                         break;
1411                 order++;
1412
1413                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1414                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1415                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1416                         break;
1417                 }
1418                 first >>= 1;
1419                 last >>= 1;
1420                 buddy = buddy2;
1421         }
1422 }
1423
1424 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1425                            int first, int count)
1426 {
1427         int left_is_free = 0;
1428         int right_is_free = 0;
1429         int block;
1430         int last = first + count - 1;
1431         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1432
1433         if (WARN_ON(count == 0))
1434                 return;
1435         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1436         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1437         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1438         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1439                 return;
1440
1441         mb_check_buddy(e4b);
1442         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1443
1444         e4b->bd_info->bb_free += count;
1445         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1446                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1447
1448         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1449          * clear range and then check right neighbour
1450          */
1451         if (first != 0)
1452                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1453         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1454         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1455                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1456
1457         if (unlikely(block != -1)) {
1458                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1459                 ext4_fsblk_t blocknr;
1460
1461                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1462                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1463                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1464                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1465                                       blocknr,
1466                                       "freeing already freed block "
1467                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1468                                       block);
1469                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1470                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1471                                            e4b->bd_info->bb_free);
1472                 /* Mark the block group as corrupt. */
1473                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1474                         &e4b->bd_info->bb_state);
1475                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1476                 goto done;
1477         }
1478
1479         /* let's maintain fragments counter */
1480         if (left_is_free && right_is_free)
1481                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1482         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1483                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1484
1485         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1486          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1487          * zero order checks.
1488          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1489          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1490          */
1491         if (first & 1) {
1492                 first += !left_is_free;
1493                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1494         }
1495         if (!(last & 1)) {
1496                 last -= !right_is_free;
1497                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1498         }
1499
1500         if (first <= last)
1501                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1502
1503 done:
1504         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1505         mb_check_buddy(e4b);
1506 }
1507
1508 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1509                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1510 {
1511         int next = block;
1512         int max, order;
1513         void *buddy;
1514
1515         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1516         BUG_ON(ex == NULL);
1517
1518         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1519         BUG_ON(buddy == NULL);
1520         BUG_ON(block >= max);
1521         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1522                 ex->fe_len = 0;
1523                 ex->fe_start = 0;
1524                 ex->fe_group = 0;
1525                 return 0;
1526         }
1527
1528         /* find actual order */
1529         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1530         block = block >> order;
1531
1532         ex->fe_len = 1 << order;
1533         ex->fe_start = block << order;
1534         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1535
1536         /* calc difference from given start */
1537         next = next - ex->fe_start;
1538         ex->fe_len -= next;
1539         ex->fe_start += next;
1540
1541         while (needed > ex->fe_len &&
1542                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1543
1544                 if (block + 1 >= max)
1545                         break;
1546
1547                 next = (block + 1) * (1 << order);
1548                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1549                         break;
1550
1551                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1552
1553                 block = next >> order;
1554                 ex->fe_len += 1 << order;
1555         }
1556
1557         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1558         return ex->fe_len;
1559 }
1560
1561 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1562 {
1563         int ord;
1564         int mlen = 0;
1565         int max = 0;
1566         int cur;
1567         int start = ex->fe_start;
1568         int len = ex->fe_len;
1569         unsigned ret = 0;
1570         int len0 = len;
1571         void *buddy;
1572
1573         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1574         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1575         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1576         mb_check_buddy(e4b);
1577         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1578
1579         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1580         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1581                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1582
1583         /* let's maintain fragments counter */
1584         if (start != 0)
1585                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1586         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1587                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1588         if (mlen && max)
1589                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1590         else if (!mlen && !max)
1591                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1592
1593         /* let's maintain buddy itself */
1594         while (len) {
1595                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1596
1597                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1598                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1599                         mlen = 1 << ord;
1600                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1601                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1602                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1603                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1604                         start += mlen;
1605                         len -= mlen;
1606                         BUG_ON(len < 0);
1607                         continue;
1608                 }
1609
1610                 /* store for history */
1611                 if (ret == 0)
1612                         ret = len | (ord << 16);
1613
1614                 /* we have to split large buddy */
1615                 BUG_ON(ord <= 0);
1616                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1617                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1618                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1619
1620                 ord--;
1621                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1622                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1623                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1624                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1625                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1626                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1627         }
1628         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1629
1630         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1631         mb_check_buddy(e4b);
1632
1633         return ret;
1634 }
1635
1636 /*
1637  * Must be called under group lock!
1638  */
1639 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1640                                         struct ext4_buddy *e4b)
1641 {
1642         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1643         int ret;
1644
1645         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1646         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1647
1648         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1649         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1650         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1651
1652         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1653          * allocated blocks for history */
1654         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1655
1656         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1657         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1658         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1659
1660         /*
1661          * take the page reference. We want the page to be pinned
1662          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1663          * group until we update the bitmap. That would mean we
1664          * double allocate blocks. The reference is dropped
1665          * in ext4_mb_release_context
1666          */
1667         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1668         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1669         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1670         get_page(ac->ac_buddy_page);
1671         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1672         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1673                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1674                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1675                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1676                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1677         }
1678 }
1679
1680 /*
1681  * regular allocator, for general purposes allocation
1682  */
1683
1684 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1685                                         struct ext4_buddy *e4b,
1686                                         int finish_group)
1687 {
1688         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1689         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1690         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1691         struct ext4_free_extent ex;
1692         int max;
1693
1694         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1695                 return;
1696         /*
1697          * We don't want to scan for a whole year
1698          */
1699         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1700                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1701                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1702                 return;
1703         }
1704
1705         /*
1706          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1707          */
1708         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1709                 return;
1710
1711         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1712                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1713                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1714                  * when it was found (within this lock-unlock
1715                  * period or not) */
1716                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1717                 if (max >= gex->fe_len) {
1718                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1719                         return;
1720                 }
1721         }
1722 }
1723
1724 /*
1725  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1726  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1727  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1728  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1729  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1730  * mballoc can't find good enough extent.
1731  *
1732  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1733  */
1734 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1735                                         struct ext4_free_extent *ex,
1736                                         struct ext4_buddy *e4b)
1737 {
1738         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1739         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1740
1741         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1742         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1743         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1744         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1745
1746         ac->ac_found++;
1747
1748         /*
1749          * The special case - take what you catch first
1750          */
1751         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1752                 *bex = *ex;
1753                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1754                 return;
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Let's check whether the chuck is good enough
1759          */
1760         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1761                 *bex = *ex;
1762                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1763                 return;
1764         }
1765
1766         /*
1767          * If this is first found extent, just store it in the context
1768          */
1769         if (bex->fe_len == 0) {
1770                 *bex = *ex;
1771                 return;
1772         }
1773
1774         /*
1775          * If new found extent is better, store it in the context
1776          */
1777         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1778                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1779                  * larger than previous best one is better */
1780                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1781                         *bex = *ex;
1782         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1783                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1784                  * an extent that still satisfy the request, but is
1785                  * smaller than previous one */
1786                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1787                         *bex = *ex;
1788         }
1789
1790         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1791 }
1792
1793 static noinline_for_stack
1794 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1795                                         struct ext4_buddy *e4b)
1796 {
1797         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1798         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1799         int max;
1800         int err;
1801
1802         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1803         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1804         if (err)
1805                 return err;
1806
1807         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1808         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1809
1810         if (max > 0) {
1811                 ac->ac_b_ex = ex;
1812                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1813         }
1814
1815         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1816         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1817
1818         return 0;
1819 }
1820
1821 static noinline_for_stack
1822 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1823                                 struct ext4_buddy *e4b)
1824 {
1825         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1826         int max;
1827         int err;
1828         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1829         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1830         struct ext4_free_extent ex;
1831
1832         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1833                 return 0;
1834         if (grp->bb_free == 0)
1835                 return 0;
1836
1837         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1838         if (err)
1839                 return err;
1840
1841         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1842                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1843                 return 0;
1844         }
1845
1846         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1847         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1848                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1849         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1850
1851         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1852                 ext4_fsblk_t start;
1853
1854                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1855                         ex.fe_start;
1856                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1857                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1858                         ac->ac_found++;
1859                         ac->ac_b_ex = ex;
1860                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1861                 }
1862         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1863                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1864                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1865                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1866                 ac->ac_found++;
1867                 ac->ac_b_ex = ex;
1868                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1869         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1870                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1871                  * number of blocks to an existing extent */
1872                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1873                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1874                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1875                 ac->ac_found++;
1876                 ac->ac_b_ex = ex;
1877                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1878         }
1879         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1880         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1881
1882         return 0;
1883 }
1884
1885 /*
1886  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1887  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1888  */
1889 static noinline_for_stack
1890 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1891                                         struct ext4_buddy *e4b)
1892 {
1893         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1894         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1895         void *buddy;
1896         int i;
1897         int k;
1898         int max;
1899
1900         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1901         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1902                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1903                         continue;
1904
1905                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1906                 BUG_ON(buddy == NULL);
1907
1908                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1909                 BUG_ON(k >= max);
1910
1911                 ac->ac_found++;
1912
1913                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1914                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1915                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1916
1917                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1918
1919                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1920
1921                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1922                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1923
1924                 break;
1925         }
1926 }
1927
1928 /*
1929  * The routine scans the group and measures all found extents.
1930  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1931  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1932  */
1933 static noinline_for_stack
1934 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1935                                         struct ext4_buddy *e4b)
1936 {
1937         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1938         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1939         struct ext4_free_extent ex;
1940         int i;
1941         int free;
1942
1943         free = e4b->bd_info->bb_free;
1944         BUG_ON(free <= 0);
1945
1946         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1947
1948         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1949                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1950                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1951                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1952                         /*
1953                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1954                          * free blocks even though group info says we
1955                          * we have free blocks
1956                          */
1957                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1958                                         "%d free clusters as per "
1959                                         "group info. But bitmap says 0",
1960                                         free);
1961                         break;
1962                 }
1963
1964                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1965                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1966                 if (free < ex.fe_len) {
1967                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1968                                         "%d free clusters as per "
1969                                         "group info. But got %d blocks",
1970                                         free, ex.fe_len);
1971                         /*
1972                          * The number of free blocks differs. This mostly
1973                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1974                          * without claiming the space.
1975                          */
1976                         break;
1977                 }
1978                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1979                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1980
1981                 i += ex.fe_len;
1982                 free -= ex.fe_len;
1983         }
1984
1985         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1986 }
1987
1988 /*
1989  * This is a special case for storages like raid5
1990  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1991  */
1992 static noinline_for_stack
1993 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1994                                  struct ext4_buddy *e4b)
1995 {
1996         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1997         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1998         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1999         struct ext4_free_extent ex;
2000         ext4_fsblk_t first_group_block;
2001         ext4_fsblk_t a;
2002         ext4_grpblk_t i;
2003         int max;
2004
2005         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2006
2007         /* find first stripe-aligned block in group */
2008         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2009
2010         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2011         do_div(a, sbi->s_stripe);
2012         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2013
2014         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2015                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2016                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2017                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2018                                 ac->ac_found++;
2019                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2020                                 ac->ac_b_ex = ex;
2021                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2022                                 break;
2023                         }
2024                 }
2025                 i += sbi->s_stripe;
2026         }
2027 }
2028
2029 /*
2030  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2031  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2032  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2033  * error code when something goes wrong.
2034  */
2035 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2036                                 ext4_group_t group, int cr)
2037 {
2038         unsigned free, fragments;
2039         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2040         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2041
2042         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2043
2044         free = grp->bb_free;
2045         if (free == 0)
2046                 return 0;
2047         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2048                 return 0;
2049
2050         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2051                 return 0;
2052
2053         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2054         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2055                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2056                 if (ret)
2057                         return ret;
2058         }
2059
2060         fragments = grp->bb_fragments;
2061         if (fragments == 0)
2062                 return 0;
2063
2064         switch (cr) {
2065         case 0:
2066                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2067
2068                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2069                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2070                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2071                     ((group % flex_size) == 0))
2072                         return 0;
2073
2074                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2075                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2076                         return 1;
2077
2078                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2079                         return 0;
2080
2081                 return 1;
2082         case 1:
2083                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2084                         return 1;
2085                 break;
2086         case 2:
2087                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2088                         return 1;
2089                 break;
2090         case 3:
2091                 return 1;
2092         default:
2093                 BUG();
2094         }
2095
2096         return 0;
2097 }
2098
2099 static noinline_for_stack int
2100 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2101 {
2102         ext4_group_t ngroups, group, i;
2103         int cr;
2104         int err = 0, first_err = 0;
2105         struct ext4_sb_info *sbi;
2106         struct super_block *sb;
2107         struct ext4_buddy e4b;
2108
2109         sb = ac->ac_sb;
2110         sbi = EXT4_SB(sb);
2111         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2112         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2113         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2114                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2115
2116         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2117
2118         /* first, try the goal */
2119         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2120         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2121                 goto out;
2122
2123         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2124                 goto out;
2125
2126         /*
2127          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2128          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2129          * try exact allocation using buddy.
2130          */
2131         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2132         ac->ac_2order = 0;
2133         /*
2134          * We search using buddy data only if the order of the request
2135          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2136          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2137          */
2138         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2139                 /*
2140                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2141                  */
2142                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2143                         ac->ac_2order = i - 1;
2144         }
2145
2146         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2147         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2148                 /* TBD: may be hot point */
2149                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2150                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2151                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2152                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2153         }
2154
2155         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2156         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2157         /*
2158          * cr == 0 try to get exact allocation,
2159          * cr == 3  try to get anything
2160          */
2161 repeat:
2162         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2163                 ac->ac_criteria = cr;
2164                 /*
2165                  * searching for the right group start
2166                  * from the goal value specified
2167                  */
2168                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2169
2170                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2171                         int ret = 0;
2172                         cond_resched();
2173                         /*
2174                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2175                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2176                          */
2177                         if (group >= ngroups)
2178                                 group = 0;
2179
2180                         /* This now checks without needing the buddy page */
2181                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2182                         if (ret <= 0) {
2183                                 if (!first_err)
2184                                         first_err = ret;
2185                                 continue;
2186                         }
2187
2188                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2189                         if (err)
2190                                 goto out;
2191
2192                         ext4_lock_group(sb, group);
2193
2194                         /*
2195                          * We need to check again after locking the
2196                          * block group
2197                          */
2198                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2199                         if (ret <= 0) {
2200                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2201                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2202                                 if (!first_err)
2203                                         first_err = ret;
2204                                 continue;
2205                         }
2206
2207                         ac->ac_groups_scanned++;
2208                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2209                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2210                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2211                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2212                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2213                         else
2214                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2215
2216                         ext4_unlock_group(sb, group);
2217                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2218
2219                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2220                                 break;
2221                 }
2222         }
2223
2224         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2225             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2226                 /*
2227                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2228                  * the best chunk we've found so far
2229                  */
2230
2231                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2232                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2233                         /*
2234                          * Someone more lucky has already allocated it.
2235                          * The only thing we can do is just take first
2236                          * found block(s)
2237                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2238                          */
2239                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2240                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2241                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2242                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2243                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2244                         cr = 3;
2245                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2246                         goto repeat;
2247                 }
2248         }
2249 out:
2250         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2251                 err = first_err;
2252         return err;
2253 }
2254
2255 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2256 {
2257         struct super_block *sb = seq->private;
2258         ext4_group_t group;
2259
2260         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2261                 return NULL;
2262         group = *pos + 1;
2263         return (void *) ((unsigned long) group);
2264 }
2265
2266 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2267 {
2268         struct super_block *sb = seq->private;
2269         ext4_group_t group;
2270
2271         ++*pos;
2272         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2273                 return NULL;
2274         group = *pos + 1;
2275         return (void *) ((unsigned long) group);
2276 }
2277
2278 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2279 {
2280         struct super_block *sb = seq->private;
2281         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2282         int i;
2283         int err, buddy_loaded = 0;
2284         struct ext4_buddy e4b;
2285         struct ext4_group_info *grinfo;
2286         struct sg {
2287                 struct ext4_group_info info;
2288                 ext4_grpblk_t counters[16];
2289         } sg;
2290
2291         group--;
2292         if (group == 0)
2293                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2294                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2295                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2296
2297         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2298                 sizeof(struct ext4_group_info);
2299         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2300         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2301         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2302                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2303                 if (err) {
2304                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2305                         return 0;
2306                 }
2307                 buddy_loaded = 1;
2308         }
2309
2310         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2311
2312         if (buddy_loaded)
2313                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2314
2315         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2316                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2317         for (i = 0; i <= 13; i++)
2318                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2319                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2320         seq_printf(seq, " ]\n");
2321
2322         return 0;
2323 }
2324
2325 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2326 {
2327 }
2328
2329 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2330         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2331         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2332         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2333         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2334 };
2335
2336 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2337 {
2338         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2339         int rc;
2340
2341         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2342         if (rc == 0) {
2343                 struct seq_file *m = file->private_data;
2344                 m->private = sb;
2345         }
2346         return rc;
2347
2348 }
2349
2350 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2351         .owner          = THIS_MODULE,
2352         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2353         .read           = seq_read,
2354         .llseek         = seq_lseek,
2355         .release        = seq_release,
2356 };
2357
2358 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2359 {
2360         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2361         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2362
2363         BUG_ON(!cachep);
2364         return cachep;
2365 }
2366
2367 /*
2368  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2369  * of groups
2370  */
2371 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2372 {
2373         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2374         unsigned size;
2375         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2376
2377         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2378                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2379         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2380                 return 0;
2381
2382         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2383         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2384         if (!new_groupinfo) {
2385                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2386                 return -ENOMEM;
2387         }
2388         if (sbi->s_group_info) {
2389                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2390                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2391                 kvfree(sbi->s_group_info);
2392         }
2393         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2394         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2395         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2396                    sbi->s_group_info_size);
2397         return 0;
2398 }
2399
2400 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2401 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2402                           struct ext4_group_desc *desc)
2403 {
2404         int i;
2405         int metalen = 0;
2406         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2407         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2408         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2409
2410         /*
2411          * First check if this group is the first of a reserved block.
2412          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2413          * to ext4_group_info structures
2414          */
2415         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2416                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2417                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2418                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2419                 if (meta_group_info == NULL) {
2420                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2421                                  "for a buddy group");
2422                         goto exit_meta_group_info;
2423                 }
2424                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2425                         meta_group_info;
2426         }
2427
2428         meta_group_info =
2429                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2430         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2431
2432         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2433         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2434                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2435                 goto exit_group_info;
2436         }
2437         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2438                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2439
2440         /*
2441          * initialize bb_free to be able to skip
2442          * empty groups without initialization
2443          */
2444         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2445                 meta_group_info[i]->bb_free =
2446                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2447         } else {
2448                 meta_group_info[i]->bb_free =
2449                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2450         }
2451
2452         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2453         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2454         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2455         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2456
2457 #ifdef DOUBLE_CHECK
2458         {
2459                 struct buffer_head *bh;
2460                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2461                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2462                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2463                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2464                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2465                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2466                         sb->s_blocksize);
2467                 put_bh(bh);
2468         }
2469 #endif
2470
2471         return 0;
2472
2473 exit_group_info:
2474         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2475         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2476                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2477                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2478         }
2479 exit_meta_group_info:
2480         return -ENOMEM;
2481 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2482
2483 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2484 {
2485         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2486         ext4_group_t i;
2487         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2488         int err;
2489         struct ext4_group_desc *desc;
2490         struct kmem_cache *cachep;
2491
2492         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2493         if (err)
2494                 return err;
2495
2496         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2497         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2498                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2499                 goto err_freesgi;
2500         }
2501         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2502          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2503          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2504          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2505         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2506         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2507         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2508                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2509                 if (desc == NULL) {
2510                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2511                         goto err_freebuddy;
2512                 }
2513                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2514                         goto err_freebuddy;
2515         }
2516
2517         return 0;
2518
2519 err_freebuddy:
2520         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2521         while (i-- > 0)
2522                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2523         i = sbi->s_group_info_size;
2524         while (i-- > 0)
2525                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2526         iput(sbi->s_buddy_cache);
2527 err_freesgi:
2528         kvfree(sbi->s_group_info);
2529         return -ENOMEM;
2530 }
2531
2532 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2533 {
2534         int i;
2535
2536         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2537                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2538                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2539                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2540         }
2541 }
2542
2543 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2544 {
2545         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2546         int slab_size;
2547         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2548         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2549         struct kmem_cache *cachep;
2550
2551         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2552                 return -EINVAL;
2553
2554         if (unlikely(cache_index < 0))
2555                 cache_index = 0;
2556
2557         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2558         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2559                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2560                 return 0;       /* Already created */
2561         }
2562
2563         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2564                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2565
2566         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2567                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2568                                         NULL);
2569
2570         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2571
2572         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2573         if (!cachep) {
2574                 printk(KERN_EMERG
2575                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2576                 return -ENOMEM;
2577         }
2578
2579         return 0;
2580 }
2581
2582 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2583 {
2584         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2585         unsigned i, j;
2586         unsigned offset;
2587         unsigned max;
2588         int ret;
2589
2590         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2591
2592         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2593         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2594                 ret = -ENOMEM;
2595                 goto out;
2596         }
2597
2598         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2599         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2600         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2601                 ret = -ENOMEM;
2602                 goto out;
2603         }
2604
2605         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2606         if (ret < 0)
2607                 goto out;
2608
2609         /* order 0 is regular bitmap */
2610         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2611         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2612
2613         i = 1;
2614         offset = 0;
2615         max = sb->s_blocksize << 2;
2616         do {
2617                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2618                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2619                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2620                 max = max >> 1;
2621                 i++;
2622         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2623
2624         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2625         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2626
2627         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2628         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2629         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2630         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2631         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2632         /*
2633          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2634          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2635          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2636          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2637          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2638          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2639          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2640          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2641          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2642          * which seems reasonable as a default.
2643          */
2644         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2645                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2646         /*
2647          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2648          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2649          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2650          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2651          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2652          * the stripes.
2653          */
2654         if (sbi->s_stripe > 1) {
2655                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2656                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2657         }
2658
2659         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2660         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2661                 ret = -ENOMEM;
2662                 goto out;
2663         }
2664         for_each_possible_cpu(i) {
2665                 struct ext4_locality_group *lg;
2666                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2667                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2668                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2669                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2670                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2671         }
2672
2673         /* init file for buddy data */
2674         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2675         if (ret != 0)
2676                 goto out_free_locality_groups;
2677
2678         return 0;
2679
2680 out_free_locality_groups:
2681         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2682         sbi->s_locality_groups = NULL;
2683 out:
2684         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2685         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2686         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2687         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2688         return ret;
2689 }
2690
2691 /* need to called with the ext4 group lock held */
2692 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2693 {
2694         struct ext4_prealloc_space *pa;
2695         struct list_head *cur, *tmp;
2696         int count = 0;
2697
2698         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2699                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2700                 list_del(&pa->pa_group_list);
2701                 count++;
2702                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2703         }
2704         if (count)
2705                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2706
2707 }
2708
2709 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2710 {
2711         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2712         ext4_group_t i;
2713         int num_meta_group_infos;
2714         struct ext4_group_info *grinfo;
2715         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2716         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2717
2718         if (sbi->s_group_info) {
2719                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2720                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2721 #ifdef DOUBLE_CHECK
2722                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2723 #endif
2724                         ext4_lock_group(sb, i);
2725                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2726                         ext4_unlock_group(sb, i);
2727                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2728                 }
2729                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2730                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2731                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2732                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2733                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2734                 kvfree(sbi->s_group_info);
2735         }
2736         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2737         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2738         iput(sbi->s_buddy_cache);
2739         if (sbi->s_mb_stats) {
2740                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2741                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2742                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2743                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2744                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2745                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2746                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2747                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2748                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2749                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2750                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2751                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2752                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2753                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2754                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2755                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2756                                 sbi->s_mb_generation_time);
2757                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2758                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2759                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2760                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2761         }
2762
2763         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2764
2765         return 0;
2766 }
2767
2768 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2769                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2770 {
2771         ext4_fsblk_t discard_block;
2772
2773         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2774                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2775         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2776         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2777                         (unsigned long long) discard_block, count);
2778         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2779 }
2780
2781 /*
2782  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2783  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2784  */
2785 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2786                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2787                                     int rc)
2788 {
2789         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2790         struct ext4_buddy e4b;
2791         struct ext4_group_info *db;
2792         int err, count = 0, count2 = 0;
2793
2794         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2795                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2796
2797         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2798                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2799                                          entry->efd_start_cluster,
2800                                          entry->efd_count);
2801                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2802                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2803                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2804                                  " with %d", entry->efd_group,
2805                                  entry->efd_start_cluster,
2806                                  entry->efd_count, err);
2807         }
2808
2809         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2810         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2811         BUG_ON(err != 0);
2812
2813
2814         db = e4b.bd_info;
2815         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2816         count += entry->efd_count;
2817         count2++;
2818         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2819         /* Take it out of per group rb tree */
2820         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2821         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2822
2823         /*
2824          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2825          * ext4_trim_fs can trim it.
2826          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2827          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2828          */
2829         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2830                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2831
2832         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2833                 /* No more items in the per group rb tree
2834                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2835                  */
2836                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2837                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2838         }
2839         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2840         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2841         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2842
2843         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2844 }
2845
2846 int __init ext4_init_mballoc(void)
2847 {
2848         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2849                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2850         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2851                 return -ENOMEM;
2852
2853         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2854                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2855         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2856                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2857                 return -ENOMEM;
2858         }
2859
2860         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2861                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2862         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2863                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2864                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2865                 return -ENOMEM;
2866         }
2867         return 0;
2868 }
2869
2870 void ext4_exit_mballoc(void)
2871 {
2872         /*
2873          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2874          * before destroying the slab cache.
2875          */
2876         rcu_barrier();
2877         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2878         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2879         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2880         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2881 }
2882
2883
2884 /*
2885  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2886  * Returns 0 if success or error code
2887  */
2888 static noinline_for_stack int
2889 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2890                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2891 {
2892         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2893         struct ext4_group_desc *gdp;
2894         struct buffer_head *gdp_bh;
2895         struct ext4_sb_info *sbi;
2896         struct super_block *sb;
2897         ext4_fsblk_t block;
2898         int err, len;
2899
2900         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2901         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2902
2903         sb = ac->ac_sb;
2904         sbi = EXT4_SB(sb);
2905
2906         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2907         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2908                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2909                 bitmap_bh = NULL;
2910                 goto out_err;
2911         }
2912
2913         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2914         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2915         if (err)
2916                 goto out_err;
2917
2918         err = -EIO;
2919         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2920         if (!gdp)
2921                 goto out_err;
2922
2923         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2924                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2925
2926         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2927         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2928         if (err)
2929                 goto out_err;
2930
2931         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2932
2933         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2934         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2935                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2936                            "fs metadata", block, block+len);
2937                 /* File system mounted not to panic on error
2938                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2939                  * We leak some of the blocks here.
2940                  */
2941                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2942                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2943                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2944                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2945                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2946                 if (!err)
2947                         err = -EAGAIN;
2948                 goto out_err;
2949         }
2950
2951         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2952 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2953         {
2954                 int i;
2955                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2956                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2957                                                 bitmap_bh->b_data));
2958                 }
2959         }
2960 #endif
2961         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2962                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2963         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2964                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2965                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2966                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2967                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2968         }
2969         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2970         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2971         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2972         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2973
2974         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2975         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2976         /*
2977          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2978          */
2979         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2980                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2981                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2982                                    reserv_clstrs);
2983
2984         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2985                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2986                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2987                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2988                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2989         }
2990
2991         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2992         if (err)
2993                 goto out_err;
2994         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2995
2996 out_err:
2997         brelse(bitmap_bh);
2998         return err;
2999 }
3000
3001 /*
3002  * here we normalize request for locality group
3003  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3004  * s_strip if we set the same via mount option.
3005  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3006  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3007  *
3008  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3009  */
3010 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3011 {
3012         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3013         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3014
3015         BUG_ON(lg == NULL);
3016         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3017         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3018                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3019 }
3020
3021 /*
3022  * Normalization means making request better in terms of
3023  * size and alignment
3024  */
3025 static noinline_for_stack void
3026 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3027                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3028 {
3029         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3030         int bsbits, max;
3031         ext4_lblk_t end;
3032         loff_t size, start_off;
3033         loff_t orig_size __maybe_unused;
3034         ext4_lblk_t start;
3035         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3036         struct ext4_prealloc_space *pa;
3037
3038         /* do normalize only data requests, metadata requests
3039            do not need preallocation */
3040         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3041                 return;
3042
3043         /* sometime caller may want exact blocks */
3044         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3045                 return;
3046
3047         /* caller may indicate that preallocation isn't
3048          * required (it's a tail, for example) */
3049         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3050                 return;
3051
3052         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3053                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3054                 return ;
3055         }
3056
3057         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3058
3059         /* first, let's learn actual file size
3060          * given current request is allocated */
3061         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3062         size = size << bsbits;
3063         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3064                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3065         orig_size = size;
3066
3067         /* max size of free chunks */
3068         max = 2 << bsbits;
3069
3070 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3071                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3072
3073         /* first, try to predict filesize */
3074         /* XXX: should this table be tunable? */
3075         start_off = 0;
3076         if (size <= 16 * 1024) {
3077                 size = 16 * 1024;
3078         } else if (size <= 32 * 1024) {
3079                 size = 32 * 1024;
3080         } else if (size <= 64 * 1024) {
3081                 size = 64 * 1024;
3082         } else if (size <= 128 * 1024) {
3083                 size = 128 * 1024;
3084         } else if (size <= 256 * 1024) {
3085                 size = 256 * 1024;
3086         } else if (size <= 512 * 1024) {
3087                 size = 512 * 1024;
3088         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3089                 size = 1024 * 1024;
3090         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3091                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3092                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3093                 size = 2 * 1024 * 1024;
3094         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3095                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3096                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3097                 size = 4 * 1024 * 1024;
3098         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3099                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3100                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3101                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3102                 size = 8 * 1024 * 1024;
3103         } else {
3104                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3105                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3106                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3107         }
3108         size = size >> bsbits;
3109         start = start_off >> bsbits;
3110
3111         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3112         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3113                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3114                 start = ar->lleft + 1;
3115         }
3116         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3117                 size -= start + size - ar->lright;
3118
3119         end = start + size;
3120
3121         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3122         rcu_read_lock();
3123         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3124                 ext4_lblk_t pa_end;
3125
3126                 if (pa->pa_deleted)
3127                         continue;
3128                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3129                 if (pa->pa_deleted) {
3130                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3131                         continue;
3132                 }
3133
3134                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3135                                                   pa->pa_len);
3136
3137                 /* PA must not overlap original request */
3138                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3139                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3140
3141                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3142                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3143                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3144                         continue;
3145                 }
3146                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3147
3148                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3149                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3150                         BUG_ON(pa_end < start);
3151                         start = pa_end;
3152                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3153                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3154                         end = pa->pa_lstart;
3155                 }
3156                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3157         }
3158         rcu_read_unlock();
3159         size = end - start;
3160
3161         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3162         rcu_read_lock();
3163         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3164                 ext4_lblk_t pa_end;
3165
3166                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3167                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3168                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3169                                                           pa->pa_len);
3170                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3171                 }
3172                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3173         }
3174         rcu_read_unlock();
3175
3176         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3177                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3178                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3179                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3180                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3181                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3182                 BUG();
3183         }
3184         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3185
3186         /* now prepare goal request */
3187
3188         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3189          * placement or satisfy big request as is */
3190         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3191         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3192
3193         /* define goal start in order to merge */
3194         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3195                 /* merge to the right */
3196                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3197                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3198                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3199                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3200         }
3201         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3202                 /* merge to the left */
3203                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
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
3209         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3210                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3211 }
3212
3213 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3214 {
3215         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3216
3217         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3218                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3219                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3220                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3221                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3222                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3223                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3224                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3225                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3226                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3227                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3228         }
3229
3230         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3231                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3232         else
3233                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3234 }
3235
3236 /*
3237  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3238  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3239  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3240  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3241  */
3242 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3243 {
3244         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3245         struct ext4_buddy e4b;
3246         int err;
3247
3248         if (pa == NULL) {
3249                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3250                         return;
3251                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3252                 if (err) {
3253                         /*
3254                          * This should never happen since we pin the
3255                          * pages in the ext4_allocation_context so
3256                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3257                          */
3258                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3259                         return;
3260                 }
3261                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3262                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3263                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3264                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3265                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3266                 return;
3267         }
3268         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3269                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3270 }
3271
3272 /*
3273  * use blocks preallocated to inode
3274  */
3275 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3276                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3277 {
3278         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3279         ext4_fsblk_t start;
3280         ext4_fsblk_t end;
3281         int len;
3282
3283         /* found preallocated blocks, use them */
3284         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3285         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3286                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3287         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3288         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3289                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3290         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3291         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3292         ac->ac_pa = pa;
3293
3294         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3295         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3296         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3297         pa->pa_free -= len;
3298
3299         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3300 }
3301
3302 /*
3303  * use blocks preallocated to locality group
3304  */
3305 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3306                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3307 {
3308         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3309
3310         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3311                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3312                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3313         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3314         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3315         ac->ac_pa = pa;
3316
3317         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3318          * possible race when the group is being loaded concurrently
3319          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3320          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3321          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3322          */
3323         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3324 }
3325
3326 /*
3327  * Return the prealloc space that have minimal distance
3328  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3329  * space that is having currently known minimal distance
3330  * from the goal block.
3331  */
3332 static struct ext4_prealloc_space *
3333 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3334                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3335                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3336 {
3337         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3338
3339         if (cpa == NULL) {
3340                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3341                 return pa;
3342         }
3343         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3344         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3345
3346         if (cur_distance <= new_distance)
3347                 return cpa;
3348
3349         /* drop the previous reference */
3350         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3351         atomic_inc(&pa->pa_count);
3352         return pa;
3353 }
3354
3355 /*
3356  * search goal blocks in preallocated space
3357  */
3358 static noinline_for_stack int
3359 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3360 {
3361         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3362         int order, i;
3363         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3364         struct ext4_locality_group *lg;
3365         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3366         ext4_fsblk_t goal_block;
3367
3368         /* only data can be preallocated */
3369         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3370                 return 0;
3371
3372         /* first, try per-file preallocation */
3373         rcu_read_lock();
3374         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3375
3376                 /* all fields in this condition don't change,
3377                  * so we can skip locking for them */
3378                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3379                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3380                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3381                         continue;
3382
3383                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3384                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3385                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3386                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3387                         continue;
3388
3389                 /* found preallocated blocks, use them */
3390                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3391                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3392                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3393                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3394                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3395                         ac->ac_criteria = 10;
3396                         rcu_read_unlock();
3397                         return 1;
3398                 }
3399                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3400         }
3401         rcu_read_unlock();
3402
3403         /* can we use group allocation? */
3404         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3405                 return 0;
3406
3407         /* inode may have no locality group for some reason */
3408         lg = ac->ac_lg;
3409         if (lg == NULL)
3410                 return 0;
3411         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3412         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3413                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3414                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3415
3416         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3417         /*
3418          * search for the prealloc space that is having
3419          * minimal distance from the goal block.
3420          */
3421         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3422                 rcu_read_lock();
3423                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3424                                         pa_inode_list) {
3425                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3426                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3427                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3428
3429                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3430                                                                 pa, cpa);
3431                         }
3432                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3433                 }
3434                 rcu_read_unlock();
3435         }
3436         if (cpa) {
3437                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3438                 ac->ac_criteria = 20;
3439                 return 1;
3440         }
3441         return 0;
3442 }
3443
3444 /*
3445  * the function goes through all block freed in the group
3446  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3447  * buddy must be generated from this bitmap
3448  * Need to be called with the ext4 group lock held
3449  */
3450 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3451                                                 ext4_group_t group)
3452 {
3453         struct rb_node *n;
3454         struct ext4_group_info *grp;
3455         struct ext4_free_data *entry;
3456
3457         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3458         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3459
3460         while (n) {
3461                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3462                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3463                 n = rb_next(n);
3464         }
3465         return;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3470  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3471  * Need to be called with ext4 group lock held
3472  */
3473 static noinline_for_stack
3474 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3475                                         ext4_group_t group)
3476 {
3477         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3478         struct ext4_prealloc_space *pa;
3479         struct list_head *cur;
3480         ext4_group_t groupnr;
3481         ext4_grpblk_t start;
3482         int preallocated = 0;
3483         int len;
3484
3485         /* all form of preallocation discards first load group,
3486          * so the only competing code is preallocation use.
3487          * we don't need any locking here
3488          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3489          * otherwise we could leave used blocks available for
3490          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3491          * is dropping preallocation
3492          */
3493         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3494                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3495                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3496                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3497                                              &groupnr, &start);
3498                 len = pa->pa_len;
3499                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3500                 if (unlikely(len == 0))
3501                         continue;
3502                 BUG_ON(groupnr != group);
3503                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3504                 preallocated += len;
3505         }
3506         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3507 }
3508
3509 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3510 {
3511         struct ext4_prealloc_space *pa;
3512         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3513
3514         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3515         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3516         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3517 }
3518
3519 /*
3520  * drops a reference to preallocated space descriptor
3521  * if this was the last reference and the space is consumed
3522  */
3523 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3524                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3525 {
3526         ext4_group_t grp;
3527         ext4_fsblk_t grp_blk;
3528
3529         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3530         spin_lock(&pa->pa_lock);
3531         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3532                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3533                 return;
3534         }
3535
3536         if (pa->pa_deleted == 1) {
3537                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3538                 return;
3539         }
3540
3541         pa->pa_deleted = 1;
3542         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3543
3544         grp_blk = pa->pa_pstart;
3545         /*
3546          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3547          * next group when pa is used up
3548          */
3549         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3550                 grp_blk--;
3551
3552         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3553
3554         /*
3555          * possible race:
3556          *
3557          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3558          *                                      find block B in PA
3559          *  copy on-disk bitmap to buddy
3560          *                                      mark B in on-disk bitmap
3561          *                                      drop PA from group
3562          *  mark all PAs in buddy
3563          *
3564          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3565          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3566          * against that pair
3567          */
3568         ext4_lock_group(sb, grp);
3569         list_del(&pa->pa_group_list);
3570         ext4_unlock_group(sb, grp);
3571
3572         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3573         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3574         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3575
3576         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3577 }
3578
3579 /*
3580  * creates new preallocated space for given inode
3581  */
3582 static noinline_for_stack int
3583 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3584 {
3585         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3586         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3587         struct ext4_prealloc_space *pa;
3588         struct ext4_group_info *grp;
3589         struct ext4_inode_info *ei;
3590
3591         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3592         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3593         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3594         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3595
3596         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3597         if (pa == NULL)
3598                 return -ENOMEM;
3599
3600         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3601                 int winl;
3602                 int wins;
3603                 int win;
3604                 int offs;
3605
3606                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3607                  * so, found space must get proper lstart
3608                  * to cover original request */
3609                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3610                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3611
3612                 /* we're limited by original request in that
3613                  * logical block must be covered any way
3614                  * winl is window we can move our chunk within */
3615                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3616
3617                 /* also, we should cover whole original request */
3618                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3619
3620                 /* the smallest one defines real window */
3621                 win = min(winl, wins);
3622
3623                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3624                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3625                 if (offs && offs < win)
3626                         win = offs;
3627
3628                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3629                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3630                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3631                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3632         }
3633
3634         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3635          * allocated blocks for history */
3636         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3637
3638         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3639         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3640         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3641         pa->pa_free = pa->pa_len;
3642         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3643         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3644         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3645         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3646         pa->pa_deleted = 0;
3647         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3648
3649         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3650                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3651         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3652
3653         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3654         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3655
3656         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3657         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3658
3659         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3660         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3661
3662         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3663         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3664         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3665
3666         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3667         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3668         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3669
3670         return 0;
3671 }
3672
3673 /*
3674  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3675  */
3676 static noinline_for_stack int
3677 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3678 {
3679         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3680         struct ext4_locality_group *lg;
3681         struct ext4_prealloc_space *pa;
3682         struct ext4_group_info *grp;
3683
3684         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3685         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3686         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3687         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3688
3689         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3690         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3691         if (pa == NULL)
3692                 return -ENOMEM;
3693
3694         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3695          * allocated blocks for history */
3696         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3697
3698         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3699         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3700         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3701         pa->pa_free = pa->pa_len;
3702         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3703         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3704         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3705         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3706         pa->pa_deleted = 0;
3707         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3708
3709         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3710                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3711         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3712
3713         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3714         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3715
3716         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3717         lg = ac->ac_lg;
3718         BUG_ON(lg == NULL);
3719
3720         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3721         pa->pa_inode = NULL;
3722
3723         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3724         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3725         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3726
3727         /*
3728          * We will later add the new pa to the right bucket
3729          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3730          */
3731         return 0;
3732 }
3733
3734 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3735 {
3736         int err;
3737
3738         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3739                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3740         else
3741                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3742         return err;
3743 }
3744
3745 /*
3746  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3747  * in-core bitmap and buddy.
3748  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3749  * nobody else can find/use it.
3750  * the caller MUST hold group/inode locks.
3751  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3752  */
3753 static noinline_for_stack int
3754 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3755                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3756 {
3757         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3758         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3759         unsigned int end;
3760         unsigned int next;
3761         ext4_group_t group;
3762         ext4_grpblk_t bit;
3763         unsigned long long grp_blk_start;
3764         int err = 0;
3765         int free = 0;
3766
3767         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3768         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3769         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3770         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3771         end = bit + pa->pa_len;
3772
3773         while (bit < end) {
3774                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3775                 if (bit >= end)
3776                         break;
3777                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3778                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3779                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3780                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3781                 free += next - bit;
3782
3783                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3784                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3785                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3786                                                next - bit);
3787                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3788                 bit = next + 1;
3789         }
3790         if (free != pa->pa_free) {
3791                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3792                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3793                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3794                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3795                          (unsigned long) pa->pa_len);
3796                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3797                                         free, pa->pa_free);
3798                 /*
3799                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3800                  * from the bitmap and continue.
3801                  */
3802         }
3803         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3804
3805         return err;
3806 }
3807
3808 static noinline_for_stack int
3809 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3810                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3811 {
3812         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3813         ext4_group_t group;
3814         ext4_grpblk_t bit;
3815
3816         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3817         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3818         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3819         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3820         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3821         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3822         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3823
3824         return 0;
3825 }
3826
3827 /*
3828  * releases all preallocations in given group
3829  *
3830  * first, we need to decide discard policy:
3831  * - when do we discard
3832  *   1) ENOSPC
3833  * - how many do we discard
3834  *   1) how many requested
3835  */
3836 static noinline_for_stack int
3837 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3838                                         ext4_group_t group, int needed)
3839 {
3840         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3841         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3842         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3843         struct list_head list;
3844         struct ext4_buddy e4b;
3845         int err;
3846         int busy = 0;
3847         int free = 0;
3848
3849         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3850
3851         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3852                 return 0;
3853
3854         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3855         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3856                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3857                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3858                            err, group);
3859                 return 0;
3860         }
3861
3862         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3863         if (err) {
3864                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3865                 put_bh(bitmap_bh);
3866                 return 0;
3867         }
3868
3869         if (needed == 0)
3870                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3871
3872         INIT_LIST_HEAD(&list);
3873 repeat:
3874         ext4_lock_group(sb, group);
3875         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3876                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3877                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3878                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3879                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3880                         busy = 1;
3881                         continue;
3882                 }
3883                 if (pa->pa_deleted) {
3884                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3885                         continue;
3886                 }
3887
3888                 /* seems this one can be freed ... */
3889                 pa->pa_deleted = 1;
3890
3891                 /* we can trust pa_free ... */
3892                 free += pa->pa_free;
3893
3894                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3895
3896                 list_del(&pa->pa_group_list);
3897                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3898         }
3899
3900         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3901         if (free < needed && busy) {
3902                 busy = 0;
3903                 ext4_unlock_group(sb, group);
3904                 cond_resched();
3905                 goto repeat;
3906         }
3907
3908         /* found anything to free? */
3909         if (list_empty(&list)) {
3910                 BUG_ON(free != 0);
3911                 goto out;
3912         }
3913
3914         /* now free all selected PAs */
3915         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3916
3917                 /* remove from object (inode or locality group) */
3918                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3919                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3920                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3921
3922                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3923                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3924                 else
3925                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3926
3927                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3928                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3929         }
3930
3931 out:
3932         ext4_unlock_group(sb, group);
3933         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3934         put_bh(bitmap_bh);
3935         return free;
3936 }
3937
3938 /*
3939  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3940  *
3941  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3942  * We don't want another block to be served from the prealloc
3943  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3944  *
3945  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3946  */
3947 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3948 {
3949         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3950         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3951         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3952         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3953         ext4_group_t group = 0;
3954         struct list_head list;
3955         struct ext4_buddy e4b;
3956         int err;
3957
3958         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3959                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3960                 return;
3961         }
3962
3963         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3964         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3965
3966         INIT_LIST_HEAD(&list);
3967
3968 repeat:
3969         /* first, collect all pa's in the inode */
3970         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3971         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3972                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3973                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3974                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3975                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3976                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3977                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3978                          * use preallocation while we're discarding it */
3979                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3980                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3981                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3982                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3983                         WARN_ON(1);
3984                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3985                         goto repeat;
3986
3987                 }
3988                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3989                         pa->pa_deleted = 1;
3990                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3991                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3992                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3993                         continue;
3994                 }
3995
3996                 /* someone is deleting pa right now */
3997                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3998                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3999
4000                 /* we have to wait here because pa_deleted
4001                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4002                  * the list. as we might be called from
4003                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4004                  * and concurrent thread which is unlinking
4005                  * pa from inode's list may access already
4006                  * freed memory, bad-bad-bad */
4007
4008                 /* XXX: if this happens too often, we can
4009                  * add a flag to force wait only in case
4010                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4011                  * regular truncate */
4012                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4013                 goto repeat;
4014         }
4015         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4016
4017         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4018                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4019                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4020
4021                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4022                 if (err) {
4023                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4024                                         group);
4025                         continue;
4026                 }
4027
4028                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4029                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4030                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4031                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4032                                         err, group);
4033                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4034                         continue;
4035                 }
4036
4037                 ext4_lock_group(sb, group);
4038                 list_del(&pa->pa_group_list);
4039                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4040                 ext4_unlock_group(sb, group);
4041
4042                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4043                 put_bh(bitmap_bh);
4044
4045                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4046                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4047         }
4048 }
4049
4050 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4051 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4052 {
4053         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4054         ext4_group_t ngroups, i;
4055
4056         if (!ext4_mballoc_debug ||
4057             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4058                 return;
4059
4060         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4061                         " Allocation context details:");
4062         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4063                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4064         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4065                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4066                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4067                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4068                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4069                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4070                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4071                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4072                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4073                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4074                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4075                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4076                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4077                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4078                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4079                         (int)ac->ac_criteria);
4080         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4081         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4082         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4083         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4084                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4085                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4086                 ext4_grpblk_t start;
4087                 struct list_head *cur;
4088                 ext4_lock_group(sb, i);
4089                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4090                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4091                                         pa_group_list);
4092                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4093                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4094                                                      NULL, &start);
4095                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4096                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4097                                start, pa->pa_len);
4098                 }
4099                 ext4_unlock_group(sb, i);
4100
4101                 if (grp->bb_free == 0)
4102                         continue;
4103                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4104                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4105         }
4106         printk(KERN_ERR "\n");
4107 }
4108 #else
4109 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4110 {
4111         return;
4112 }
4113 #endif
4114
4115 /*
4116  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4117  * file is determined by the current size or the resulting size after
4118  * allocation which ever is larger
4119  *
4120  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4121  */
4122 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4123 {
4124         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4125         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4126         loff_t size, isize;
4127
4128         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4129                 return;
4130
4131         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4132                 return;
4133
4134         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4135         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4136                 >> bsbits;
4137
4138         if ((size == isize) &&
4139             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4140             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4141                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4142                 return;
4143         }
4144
4145         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4146                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4147                 return;
4148         }
4149
4150         /* don't use group allocation for large files */
4151         size = max(size, isize);
4152         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4153                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4154                 return;
4155         }
4156
4157         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4158         /*
4159          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4160          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4161          * request from multiple CPUs.
4162          */
4163         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4164
4165         /* we're going to use group allocation */
4166         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4167
4168         /* serialize all allocations in the group */
4169         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4170 }
4171
4172 static noinline_for_stack int
4173 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4174                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4175 {
4176         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4177         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4178         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4179         ext4_group_t group;
4180         unsigned int len;
4181         ext4_fsblk_t goal;
4182         ext4_grpblk_t block;
4183
4184         /* we can't allocate > group size */
4185         len = ar->len;
4186
4187         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4188         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4189                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4190
4191         /* start searching from the goal */
4192         goal = ar->goal;
4193         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4194                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4195                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4196         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4197
4198         /* set up allocation goals */
4199         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4200         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4201         ac->ac_sb = sb;
4202         ac->ac_inode = ar->inode;
4203         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4204         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4205         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4206         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4207         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4208         ac->ac_flags = ar->flags;
4209
4210         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4211          * locality group. this is a policy, actually */
4212         ext4_mb_group_or_file(ac);
4213
4214         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4215                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4216                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4217                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4218                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4219                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4220                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4221         return 0;
4222
4223 }
4224
4225 static noinline_for_stack void
4226 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4227                                         struct ext4_locality_group *lg,
4228                                         int order, int total_entries)
4229 {
4230         ext4_group_t group = 0;
4231         struct ext4_buddy e4b;
4232         struct list_head discard_list;
4233         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4234
4235         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4236
4237         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4238
4239         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4240         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4241                                                 pa_inode_list) {
4242                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4243                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4244                         /*
4245                          * This is the pa that we just used
4246                          * for block allocation. So don't
4247                          * free that
4248                          */
4249                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4250                         continue;
4251                 }
4252                 if (pa->pa_deleted) {
4253                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4254                         continue;
4255                 }
4256                 /* only lg prealloc space */
4257                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4258
4259                 /* seems this one can be freed ... */
4260                 pa->pa_deleted = 1;
4261                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4262
4263                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4264                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4265
4266                 total_entries--;
4267                 if (total_entries <= 5) {
4268                         /*
4269                          * we want to keep only 5 entries
4270                          * allowing it to grow to 8. This
4271                          * mak sure we don't call discard
4272                          * soon for this list.
4273                          */
4274                         break;
4275                 }
4276         }
4277         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4278
4279         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4280
4281                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4282                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4283                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4284                                         group);
4285                         continue;
4286                 }
4287                 ext4_lock_group(sb, group);
4288                 list_del(&pa->pa_group_list);
4289                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4290                 ext4_unlock_group(sb, group);
4291
4292                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4293                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4294                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4295         }
4296 }
4297
4298 /*
4299  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4300  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4301  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4302  *
4303  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4304  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4305  */
4306
4307 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4308 {
4309         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4310         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4311         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4312         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4313
4314         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4315         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4316                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4317                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4318         /* Add the prealloc space to lg */
4319         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4320         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4321                                                 pa_inode_list) {
4322                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4323                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4324                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4325                         continue;
4326                 }
4327                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4328                         /* Add to the tail of the previous entry */
4329                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4330                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4331                         added = 1;
4332                         /*
4333                          * we want to count the total
4334                          * number of entries in the list
4335                          */
4336                 }
4337                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4338                 lg_prealloc_count++;
4339         }
4340         if (!added)
4341                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4342                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4343         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4344
4345         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4346         if (lg_prealloc_count > 8) {
4347                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4348                                                   order, lg_prealloc_count);
4349                 return;
4350         }
4351         return ;
4352 }
4353
4354 /*
4355  * release all resource we used in allocation
4356  */
4357 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4358 {
4359         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4360         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4361         if (pa) {
4362                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4363                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4364                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4365                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4366                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4367                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4368                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4369                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4370                 }
4371         }
4372         if (pa) {
4373                 /*
4374                  * We want to add the pa to the right bucket.
4375                  * Remove it from the list and while adding
4376                  * make sure the list to which we are adding
4377                  * doesn't grow big.
4378                  */
4379                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4380                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4381                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4382                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4383                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4384                 }
4385                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4386         }
4387         if (ac->ac_bitmap_page)
4388                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4389         if (ac->ac_buddy_page)
4390                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4391         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4392                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4393         ext4_mb_collect_stats(ac);
4394         return 0;
4395 }
4396
4397 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4398 {
4399         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4400         int ret;
4401         int freed = 0;
4402
4403         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4404         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4405                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4406                 freed += ret;
4407                 needed -= ret;
4408         }
4409
4410         return freed;
4411 }
4412
4413 /*
4414  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4415  * it tries to use preallocation first, then falls back
4416  * to usual allocation
4417  */
4418 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4419                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4420 {
4421         int freed;
4422         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4423         struct ext4_sb_info *sbi;
4424         struct super_block *sb;
4425         ext4_fsblk_t block = 0;
4426         unsigned int inquota = 0;
4427         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4428
4429         might_sleep();
4430         sb = ar->inode->i_sb;
4431         sbi = EXT4_SB(sb);
4432
4433         trace_ext4_request_blocks(ar);
4434
4435         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4436         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4437                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4438
4439         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4440                 /* Without delayed allocation we need to verify
4441                  * there is enough free blocks to do block allocation
4442                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4443                  */
4444                 while (ar->len &&
4445                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4446
4447                         /* let others to free the space */
4448                         cond_resched();
4449                         ar->len = ar->len >> 1;
4450                 }
4451                 if (!ar->len) {
4452                         *errp = -ENOSPC;
4453                         return 0;
4454                 }
4455                 reserv_clstrs = ar->len;
4456                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4457                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4458                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4459                 } else {
4460                         while (ar->len &&
4461                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4462                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4463
4464                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4465                                 ar->len--;
4466                         }
4467                 }
4468                 inquota = ar->len;
4469                 if (ar->len == 0) {
4470                         *errp = -EDQUOT;
4471                         goto out;
4472                 }
4473         }
4474
4475         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4476         if (!ac) {
4477                 ar->len = 0;
4478                 *errp = -ENOMEM;
4479                 goto out;
4480         }
4481
4482         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4483         if (*errp) {
4484                 ar->len = 0;
4485                 goto out;
4486         }
4487
4488         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4489         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4490                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4491                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4492 repeat:
4493                 /* allocate space in core */
4494                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4495                 if (*errp)
4496                         goto discard_and_exit;
4497
4498                 /* as we've just preallocated more space than
4499                  * user requested originally, we store allocated
4500                  * space in a special descriptor */
4501                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4502                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4503                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4504                 if (*errp) {
4505                 discard_and_exit:
4506                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4507                         goto errout;
4508                 }
4509         }
4510         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4511                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4512                 if (*errp == -EAGAIN) {
4513                         /*
4514                          * drop the reference that we took
4515                          * in ext4_mb_use_best_found
4516                          */
4517                         ext4_mb_release_context(ac);
4518                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4519                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4520                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4521                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4522                         goto repeat;
4523                 } else if (*errp) {
4524                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4525                         goto errout;
4526                 } else {
4527                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4528                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4529                 }
4530         } else {
4531                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4532                 if (freed)
4533                         goto repeat;
4534                 *errp = -ENOSPC;
4535         }
4536
4537 errout:
4538         if (*errp) {
4539                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4540                 ar->len = 0;
4541                 ext4_mb_show_ac(ac);
4542         }
4543         ext4_mb_release_context(ac);
4544 out:
4545         if (ac)
4546                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4547         if (inquota && ar->len < inquota)
4548                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4549         if (!ar->len) {
4550                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4551                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4552                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4553                                                 reserv_clstrs);
4554         }
4555
4556         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4557
4558         return block;
4559 }
4560
4561 /*
4562  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4563  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4564  * AND the blocks are associated with the same group.
4565  */
4566 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4567                         struct ext4_free_data *entry2)
4568 {
4569         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4570             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4571             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4572                 return 1;
4573         return 0;
4574 }
4575
4576 static noinline_for_stack int
4577 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4578                       struct ext4_free_data *new_entry)
4579 {
4580         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4581         ext4_grpblk_t cluster;
4582         struct ext4_free_data *entry;
4583         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4584         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4585         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4586         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4587         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4588
4589         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4590         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4591         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4592
4593         new_node = &new_entry->efd_node;
4594         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4595
4596         if (!*n) {
4597                 /* first free block exent. We need to
4598                    protect buddy cache from being freed,
4599                  * otherwise we'll refresh it from
4600                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4601                  * blocks */
4602                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4603                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4604         }
4605         while (*n) {
4606                 parent = *n;
4607                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4608                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4609                         n = &(*n)->rb_left;
4610                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4611                         n = &(*n)->rb_right;
4612                 else {
4613                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4614                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4615                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4616                                 "Block already on to-be-freed list");
4617                         return 0;
4618                 }
4619         }
4620
4621         rb_link_node(new_node, parent, n);
4622         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4623
4624         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4625         node = rb_prev(new_node);
4626         if (node) {
4627                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4628                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4629                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4630                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4631                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4632                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4633                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4634                 }
4635         }
4636
4637         node = rb_next(new_node);
4638         if (node) {
4639                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4640                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4641                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4642                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4643                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4644                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4645                 }
4646         }
4647         /* Add the extent to transaction's private list */
4648         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4649                                   &new_entry->efd_jce);
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\n",
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 }