Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
726         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
727         ext4_grpblk_t i = 0;
728         ext4_grpblk_t first;
729         ext4_grpblk_t len;
730         unsigned free = 0;
731         unsigned fragments = 0;
732         unsigned long long period = get_cycles();
733
734         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
735          * of on-disk bitmap and preallocations */
736         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
737         grp->bb_first_free = i;
738         while (i < max) {
739                 fragments++;
740                 first = i;
741                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
742                 len = i - first;
743                 free += len;
744                 if (len > 1)
745                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
746                 else
747                         grp->bb_counters[0]++;
748                 if (i < max)
749                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
750         }
751         grp->bb_fragments = fragments;
752
753         if (free != grp->bb_free) {
754                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
755                                       "block bitmap and bg descriptor "
756                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
757                                       free, grp->bb_free);
758                 /*
759                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
760                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
761                  */
762                 grp->bb_free = free;
763                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
764                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
765                                            grp->bb_free);
766                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
767         }
768         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
769
770         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
771
772         period = get_cycles() - period;
773         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
774         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
776         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
777 }
778
779 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
780 {
781         int count;
782         int order = 1;
783         void *buddy;
784
785         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
786                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
787         }
788         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
789         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
790                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
791                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
792
793         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
794                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
795 }
796
797 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
798  * for convenience. The information regarding each group
799  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
800  * block bitmap and buddy information. The information are
801  * stored in the inode as
802  *
803  * {                        page                        }
804  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
805  *
806  *
807  * one block each for bitmap and buddy information.
808  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
809  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
810  * So it can have information regarding groups_per_page which
811  * is blocks_per_page/2
812  *
813  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
814  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
815  */
816
817 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
818 {
819         ext4_group_t ngroups;
820         int blocksize;
821         int blocks_per_page;
822         int groups_per_page;
823         int err = 0;
824         int i;
825         ext4_group_t first_group, group;
826         int first_block;
827         struct super_block *sb;
828         struct buffer_head *bhs;
829         struct buffer_head **bh = NULL;
830         struct inode *inode;
831         char *data;
832         char *bitmap;
833         struct ext4_group_info *grinfo;
834
835         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
836
837         inode = page->mapping->host;
838         sb = inode->i_sb;
839         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
840         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
841         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
842
843         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
844         if (groups_per_page == 0)
845                 groups_per_page = 1;
846
847         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
848         if (groups_per_page > 1) {
849                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
850                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
851                 if (bh == NULL) {
852                         err = -ENOMEM;
853                         goto out;
854                 }
855         } else
856                 bh = &bhs;
857
858         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
859
860         /* read all groups the page covers into the cache */
861         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
862                 if (group >= ngroups)
863                         break;
864
865                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
866                 /*
867                  * If page is uptodate then we came here after online resize
868                  * which added some new uninitialized group info structs, so
869                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
870                  * which may be currently in use by an allocating task.
871                  */
872                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
873                         bh[i] = NULL;
874                         continue;
875                 }
876                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
877                         err = -ENOMEM;
878                         goto out;
879                 }
880                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
881         }
882
883         /* wait for I/O completion */
884         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
885                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
886                         err = -EIO;
887                         goto out;
888                 }
889         }
890
891         first_block = page->index * blocks_per_page;
892         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
893                 group = (first_block + i) >> 1;
894                 if (group >= ngroups)
895                         break;
896
897                 if (!bh[group - first_group])
898                         /* skip initialized uptodate buddy */
899                         continue;
900
901                 /*
902                  * data carry information regarding this
903                  * particular group in the format specified
904                  * above
905                  *
906                  */
907                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
908                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
909
910                 /*
911                  * We place the buddy block and bitmap block
912                  * close together
913                  */
914                 if ((first_block + i) & 1) {
915                         /* this is block of buddy */
916                         BUG_ON(incore == NULL);
917                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
918                                 group, page->index, i * blocksize);
919                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
920                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
921                         grinfo->bb_fragments = 0;
922                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
923                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
924                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
925                         /*
926                          * incore got set to the group block bitmap below
927                          */
928                         ext4_lock_group(sb, group);
929                         /* init the buddy */
930                         memset(data, 0xff, blocksize);
931                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
932                         ext4_unlock_group(sb, group);
933                         incore = NULL;
934                 } else {
935                         /* this is block of bitmap */
936                         BUG_ON(incore != NULL);
937                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
938                                 group, page->index, i * blocksize);
939                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
940
941                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
942                         ext4_lock_group(sb, group);
943                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
944
945                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
946                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
947                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
948                         ext4_unlock_group(sb, group);
949
950                         /* set incore so that the buddy information can be
951                          * generated using this
952                          */
953                         incore = data;
954                 }
955         }
956         SetPageUptodate(page);
957
958 out:
959         if (bh) {
960                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
961                         brelse(bh[i]);
962                 if (bh != &bhs)
963                         kfree(bh);
964         }
965         return err;
966 }
967
968 /*
969  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
970  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
971  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
972  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
973  */
974 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
975                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
976 {
977         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
978         int block, pnum, poff;
979         int blocks_per_page;
980         struct page *page;
981
982         e4b->bd_buddy_page = NULL;
983         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
984
985         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
986         /*
987          * the buddy cache inode stores the block bitmap
988          * and buddy information in consecutive blocks.
989          * So for each group we need two blocks.
990          */
991         block = group * 2;
992         pnum = block / blocks_per_page;
993         poff = block % blocks_per_page;
994         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
995         if (!page)
996                 return -ENOMEM;
997         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
998         e4b->bd_bitmap_page = page;
999         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1000
1001         if (blocks_per_page >= 2) {
1002                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1003                 return 0;
1004         }
1005
1006         block++;
1007         pnum = block / blocks_per_page;
1008         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1009         if (!page)
1010                 return -ENOMEM;
1011         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1012         e4b->bd_buddy_page = page;
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1017 {
1018         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1019                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1020                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1021         }
1022         if (e4b->bd_buddy_page) {
1023                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1024                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1025         }
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1030  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1031  * calling this routine!
1032  */
1033 static noinline_for_stack
1034 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1035 {
1036
1037         struct ext4_group_info *this_grp;
1038         struct ext4_buddy e4b;
1039         struct page *page;
1040         int ret = 0;
1041
1042         might_sleep();
1043         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1044         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1045         /*
1046          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1047          * page which map to the group from which we are already
1048          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1049          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1050          * would have pinned buddy page to page cache.
1051          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1052          * page accessed.
1053          */
1054         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1055         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1056                 /*
1057                  * somebody initialized the group
1058                  * return without doing anything
1059                  */
1060                 goto err;
1061         }
1062
1063         page = e4b.bd_bitmap_page;
1064         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1065         if (ret)
1066                 goto err;
1067         if (!PageUptodate(page)) {
1068                 ret = -EIO;
1069                 goto err;
1070         }
1071
1072         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1073                 /*
1074                  * If both the bitmap and buddy are in
1075                  * the same page we don't need to force
1076                  * init the buddy
1077                  */
1078                 ret = 0;
1079                 goto err;
1080         }
1081         /* init buddy cache */
1082         page = e4b.bd_buddy_page;
1083         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1084         if (ret)
1085                 goto err;
1086         if (!PageUptodate(page)) {
1087                 ret = -EIO;
1088                 goto err;
1089         }
1090 err:
1091         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1092         return ret;
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1097  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1098  * calling this routine!
1099  */
1100 static noinline_for_stack int
1101 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1102                                         struct ext4_buddy *e4b)
1103 {
1104         int blocks_per_page;
1105         int block;
1106         int pnum;
1107         int poff;
1108         struct page *page;
1109         int ret;
1110         struct ext4_group_info *grp;
1111         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1112         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1113
1114         might_sleep();
1115         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1116
1117         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1118         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1119
1120         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1121         e4b->bd_info = grp;
1122         e4b->bd_sb = sb;
1123         e4b->bd_group = group;
1124         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1125         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1126
1127         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1128                 /*
1129                  * we need full data about the group
1130                  * to make a good selection
1131                  */
1132                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1133                 if (ret)
1134                         return ret;
1135         }
1136
1137         /*
1138          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1139          * and buddy information in consecutive blocks.
1140          * So for each group we need two blocks.
1141          */
1142         block = group * 2;
1143         pnum = block / blocks_per_page;
1144         poff = block % blocks_per_page;
1145
1146         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1147          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1148         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1149         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1150                 if (page)
1151                         /*
1152                          * drop the page reference and try
1153                          * to get the page with lock. If we
1154                          * are not uptodate that implies
1155                          * somebody just created the page but
1156                          * is yet to initialize the same. So
1157                          * wait for it to initialize.
1158                          */
1159                         page_cache_release(page);
1160                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1161                 if (page) {
1162                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1163                         if (!PageUptodate(page)) {
1164                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1165                                 if (ret) {
1166                                         unlock_page(page);
1167                                         goto err;
1168                                 }
1169                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1170                                                (poff * sb->s_blocksize));
1171                         }
1172                         unlock_page(page);
1173                 }
1174         }
1175         if (page == NULL) {
1176                 ret = -ENOMEM;
1177                 goto err;
1178         }
1179         if (!PageUptodate(page)) {
1180                 ret = -EIO;
1181                 goto err;
1182         }
1183
1184         /* Pages marked accessed already */
1185         e4b->bd_bitmap_page = page;
1186         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1187
1188         block++;
1189         pnum = block / blocks_per_page;
1190         poff = block % blocks_per_page;
1191
1192         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1193         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1194                 if (page)
1195                         page_cache_release(page);
1196                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1197                 if (page) {
1198                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1199                         if (!PageUptodate(page)) {
1200                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1201                                 if (ret) {
1202                                         unlock_page(page);
1203                                         goto err;
1204                                 }
1205                         }
1206                         unlock_page(page);
1207                 }
1208         }
1209         if (page == NULL) {
1210                 ret = -ENOMEM;
1211                 goto err;
1212         }
1213         if (!PageUptodate(page)) {
1214                 ret = -EIO;
1215                 goto err;
1216         }
1217
1218         /* Pages marked accessed already */
1219         e4b->bd_buddy_page = page;
1220         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1221
1222         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1223         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1224
1225         return 0;
1226
1227 err:
1228         if (page)
1229                 page_cache_release(page);
1230         if (e4b->bd_bitmap_page)
1231                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1232         if (e4b->bd_buddy_page)
1233                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1234         e4b->bd_buddy = NULL;
1235         e4b->bd_bitmap = NULL;
1236         return ret;
1237 }
1238
1239 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1240 {
1241         if (e4b->bd_bitmap_page)
1242                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1243         if (e4b->bd_buddy_page)
1244                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1245 }
1246
1247
1248 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1249 {
1250         int order = 1;
1251         void *bb;
1252
1253         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1254         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1255
1256         bb = e4b->bd_buddy;
1257         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1258                 block = block >> 1;
1259                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1260                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1261                         return order;
1262                 }
1263                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1264                 order++;
1265         }
1266         return 0;
1267 }
1268
1269 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1270 {
1271         __u32 *addr;
1272
1273         len = cur + len;
1274         while (cur < len) {
1275                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1276                         /* fast path: clear whole word at once */
1277                         addr = bm + (cur >> 3);
1278                         *addr = 0;
1279                         cur += 32;
1280                         continue;
1281                 }
1282                 mb_clear_bit(cur, bm);
1283                 cur++;
1284         }
1285 }
1286
1287 /* clear bits in given range
1288  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1289  */
1290 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1291 {
1292         __u32 *addr;
1293         int zero_bit = -1;
1294
1295         len = cur + len;
1296         while (cur < len) {
1297                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1298                         /* fast path: clear whole word at once */
1299                         addr = bm + (cur >> 3);
1300                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1301                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1302                         *addr = 0;
1303                         cur += 32;
1304                         continue;
1305                 }
1306                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1307                         zero_bit = cur;
1308                 cur++;
1309         }
1310
1311         return zero_bit;
1312 }
1313
1314 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1315 {
1316         __u32 *addr;
1317
1318         len = cur + len;
1319         while (cur < len) {
1320                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1321                         /* fast path: set whole word at once */
1322                         addr = bm + (cur >> 3);
1323                         *addr = 0xffffffff;
1324                         cur += 32;
1325                         continue;
1326                 }
1327                 mb_set_bit(cur, bm);
1328                 cur++;
1329         }
1330 }
1331
1332 /*
1333  * _________________________________________________________________ */
1334
1335 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1336 {
1337         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1338                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1339                 (*bit) -= side;
1340                 return 1;
1341         }
1342         else {
1343                 (*bit) += side;
1344                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1345                 return -1;
1346         }
1347 }
1348
1349 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1350 {
1351         int max;
1352         int order = 1;
1353         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1354
1355         while (buddy) {
1356                 void *buddy2;
1357
1358                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1359                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1360                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1361                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1362                  * align with upper layer and then go up.
1363                  * Releasing entire group is all about clearing
1364                  * single bit of highest order buddy.
1365                  */
1366
1367                 /* Example:
1368                  * ---------------------------------
1369                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1370                  * ---------------------------------
1371                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1372                  * ---------------------------------
1373                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1374                  *      \_____________________/
1375                  *
1376                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1377                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1378                  * decrease bb_counters and extend range to
1379                  * [0; 6]
1380                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1381                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1382                  * [0; 5].
1383                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1384                  */
1385
1386
1387                 if (first & 1)
1388                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1389                 if (!(last & 1))
1390                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1391                 if (first > last)
1392                         break;
1393                 order++;
1394
1395                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1396                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1397                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1398                         break;
1399                 }
1400                 first >>= 1;
1401                 last >>= 1;
1402                 buddy = buddy2;
1403         }
1404 }
1405
1406 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1407                            int first, int count)
1408 {
1409         int left_is_free = 0;
1410         int right_is_free = 0;
1411         int block;
1412         int last = first + count - 1;
1413         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1414
1415         if (WARN_ON(count == 0))
1416                 return;
1417         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1418         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1419         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1420         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1421                 return;
1422
1423         mb_check_buddy(e4b);
1424         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1425
1426         e4b->bd_info->bb_free += count;
1427         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1428                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1429
1430         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1431          * clear range and then check right neighbour
1432          */
1433         if (first != 0)
1434                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1435         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1436         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1437                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1438
1439         if (unlikely(block != -1)) {
1440                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1441                 ext4_fsblk_t blocknr;
1442
1443                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1444                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1445                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1446                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1447                                       blocknr,
1448                                       "freeing already freed block "
1449                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1450                                       block);
1451                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1452                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1453                                            e4b->bd_info->bb_free);
1454                 /* Mark the block group as corrupt. */
1455                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1456                         &e4b->bd_info->bb_state);
1457                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1458                 goto done;
1459         }
1460
1461         /* let's maintain fragments counter */
1462         if (left_is_free && right_is_free)
1463                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1464         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1465                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1466
1467         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1468          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1469          * zero order checks.
1470          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1471          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1472          */
1473         if (first & 1) {
1474                 first += !left_is_free;
1475                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1476         }
1477         if (!(last & 1)) {
1478                 last -= !right_is_free;
1479                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1480         }
1481
1482         if (first <= last)
1483                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1484
1485 done:
1486         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1487         mb_check_buddy(e4b);
1488 }
1489
1490 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1491                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1492 {
1493         int next = block;
1494         int max, order;
1495         void *buddy;
1496
1497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1498         BUG_ON(ex == NULL);
1499
1500         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1501         BUG_ON(buddy == NULL);
1502         BUG_ON(block >= max);
1503         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1504                 ex->fe_len = 0;
1505                 ex->fe_start = 0;
1506                 ex->fe_group = 0;
1507                 return 0;
1508         }
1509
1510         /* find actual order */
1511         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1512         block = block >> order;
1513
1514         ex->fe_len = 1 << order;
1515         ex->fe_start = block << order;
1516         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1517
1518         /* calc difference from given start */
1519         next = next - ex->fe_start;
1520         ex->fe_len -= next;
1521         ex->fe_start += next;
1522
1523         while (needed > ex->fe_len &&
1524                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1525
1526                 if (block + 1 >= max)
1527                         break;
1528
1529                 next = (block + 1) * (1 << order);
1530                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1531                         break;
1532
1533                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1534
1535                 block = next >> order;
1536                 ex->fe_len += 1 << order;
1537         }
1538
1539         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1540         return ex->fe_len;
1541 }
1542
1543 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1544 {
1545         int ord;
1546         int mlen = 0;
1547         int max = 0;
1548         int cur;
1549         int start = ex->fe_start;
1550         int len = ex->fe_len;
1551         unsigned ret = 0;
1552         int len0 = len;
1553         void *buddy;
1554
1555         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1556         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1557         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1558         mb_check_buddy(e4b);
1559         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1560
1561         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1562         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1563                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1564
1565         /* let's maintain fragments counter */
1566         if (start != 0)
1567                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1568         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1569                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1570         if (mlen && max)
1571                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1572         else if (!mlen && !max)
1573                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1574
1575         /* let's maintain buddy itself */
1576         while (len) {
1577                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1578
1579                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1580                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1581                         mlen = 1 << ord;
1582                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1583                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1584                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1585                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1586                         start += mlen;
1587                         len -= mlen;
1588                         BUG_ON(len < 0);
1589                         continue;
1590                 }
1591
1592                 /* store for history */
1593                 if (ret == 0)
1594                         ret = len | (ord << 16);
1595
1596                 /* we have to split large buddy */
1597                 BUG_ON(ord <= 0);
1598                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1599                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1600                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1601
1602                 ord--;
1603                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1604                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1605                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1606                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1607                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1608                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1609         }
1610         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1611
1612         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1613         mb_check_buddy(e4b);
1614
1615         return ret;
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Must be called under group lock!
1620  */
1621 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1622                                         struct ext4_buddy *e4b)
1623 {
1624         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1625         int ret;
1626
1627         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1628         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1629
1630         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1631         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1632         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1633
1634         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1635          * allocated blocks for history */
1636         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1637
1638         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1639         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1640         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1641
1642         /*
1643          * take the page reference. We want the page to be pinned
1644          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1645          * group until we update the bitmap. That would mean we
1646          * double allocate blocks. The reference is dropped
1647          * in ext4_mb_release_context
1648          */
1649         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1650         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1651         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1652         get_page(ac->ac_buddy_page);
1653         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1654         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1655                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1656                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1657                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1658                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1659         }
1660 }
1661
1662 /*
1663  * regular allocator, for general purposes allocation
1664  */
1665
1666 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1667                                         struct ext4_buddy *e4b,
1668                                         int finish_group)
1669 {
1670         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1671         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1672         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1673         struct ext4_free_extent ex;
1674         int max;
1675
1676         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1677                 return;
1678         /*
1679          * We don't want to scan for a whole year
1680          */
1681         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1682                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1683                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1684                 return;
1685         }
1686
1687         /*
1688          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1689          */
1690         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1691                 return;
1692
1693         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1694                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1695                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1696                  * when it was found (within this lock-unlock
1697                  * period or not) */
1698                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1699                 if (max >= gex->fe_len) {
1700                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1701                         return;
1702                 }
1703         }
1704 }
1705
1706 /*
1707  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1708  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1709  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1710  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1711  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1712  * mballoc can't find good enough extent.
1713  *
1714  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1715  */
1716 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1717                                         struct ext4_free_extent *ex,
1718                                         struct ext4_buddy *e4b)
1719 {
1720         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1721         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1722
1723         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1724         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1725         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1726         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1727
1728         ac->ac_found++;
1729
1730         /*
1731          * The special case - take what you catch first
1732          */
1733         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1734                 *bex = *ex;
1735                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1736                 return;
1737         }
1738
1739         /*
1740          * Let's check whether the chuck is good enough
1741          */
1742         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1743                 *bex = *ex;
1744                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1745                 return;
1746         }
1747
1748         /*
1749          * If this is first found extent, just store it in the context
1750          */
1751         if (bex->fe_len == 0) {
1752                 *bex = *ex;
1753                 return;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * If new found extent is better, store it in the context
1758          */
1759         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1760                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1761                  * larger than previous best one is better */
1762                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1763                         *bex = *ex;
1764         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1765                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1766                  * an extent that still satisfy the request, but is
1767                  * smaller than previous one */
1768                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1769                         *bex = *ex;
1770         }
1771
1772         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1773 }
1774
1775 static noinline_for_stack
1776 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1777                                         struct ext4_buddy *e4b)
1778 {
1779         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1780         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1781         int max;
1782         int err;
1783
1784         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1785         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1786         if (err)
1787                 return err;
1788
1789         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1790         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1791
1792         if (max > 0) {
1793                 ac->ac_b_ex = ex;
1794                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1795         }
1796
1797         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1798         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1799
1800         return 0;
1801 }
1802
1803 static noinline_for_stack
1804 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1805                                 struct ext4_buddy *e4b)
1806 {
1807         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1808         int max;
1809         int err;
1810         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1811         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1812         struct ext4_free_extent ex;
1813
1814         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1815                 return 0;
1816         if (grp->bb_free == 0)
1817                 return 0;
1818
1819         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1820         if (err)
1821                 return err;
1822
1823         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1824                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1825                 return 0;
1826         }
1827
1828         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1829         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1830                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1831         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1832
1833         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1834                 ext4_fsblk_t start;
1835
1836                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1837                         ex.fe_start;
1838                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1839                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1840                         ac->ac_found++;
1841                         ac->ac_b_ex = ex;
1842                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1843                 }
1844         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1845                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1846                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1847                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1848                 ac->ac_found++;
1849                 ac->ac_b_ex = ex;
1850                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1851         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1852                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1853                  * number of blocks to an existing extent */
1854                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1855                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1856                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1857                 ac->ac_found++;
1858                 ac->ac_b_ex = ex;
1859                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1860         }
1861         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1862         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1863
1864         return 0;
1865 }
1866
1867 /*
1868  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1869  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1870  */
1871 static noinline_for_stack
1872 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1873                                         struct ext4_buddy *e4b)
1874 {
1875         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1876         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1877         void *buddy;
1878         int i;
1879         int k;
1880         int max;
1881
1882         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1883         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1884                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1885                         continue;
1886
1887                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1888                 BUG_ON(buddy == NULL);
1889
1890                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1891                 BUG_ON(k >= max);
1892
1893                 ac->ac_found++;
1894
1895                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1896                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1897                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1898
1899                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1900
1901                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1902
1903                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1904                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1905
1906                 break;
1907         }
1908 }
1909
1910 /*
1911  * The routine scans the group and measures all found extents.
1912  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1913  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1914  */
1915 static noinline_for_stack
1916 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1917                                         struct ext4_buddy *e4b)
1918 {
1919         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1920         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1921         struct ext4_free_extent ex;
1922         int i;
1923         int free;
1924
1925         free = e4b->bd_info->bb_free;
1926         BUG_ON(free <= 0);
1927
1928         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1929
1930         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1931                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1932                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1933                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1934                         /*
1935                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1936                          * free blocks even though group info says we
1937                          * we have free blocks
1938                          */
1939                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1940                                         "%d free clusters as per "
1941                                         "group info. But bitmap says 0",
1942                                         free);
1943                         break;
1944                 }
1945
1946                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1947                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1948                 if (free < ex.fe_len) {
1949                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1950                                         "%d free clusters as per "
1951                                         "group info. But got %d blocks",
1952                                         free, ex.fe_len);
1953                         /*
1954                          * The number of free blocks differs. This mostly
1955                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1956                          * without claiming the space.
1957                          */
1958                         break;
1959                 }
1960                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1961                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1962
1963                 i += ex.fe_len;
1964                 free -= ex.fe_len;
1965         }
1966
1967         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1968 }
1969
1970 /*
1971  * This is a special case for storages like raid5
1972  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1973  */
1974 static noinline_for_stack
1975 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1976                                  struct ext4_buddy *e4b)
1977 {
1978         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1979         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1980         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1981         struct ext4_free_extent ex;
1982         ext4_fsblk_t first_group_block;
1983         ext4_fsblk_t a;
1984         ext4_grpblk_t i;
1985         int max;
1986
1987         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1988
1989         /* find first stripe-aligned block in group */
1990         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1991
1992         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1993         do_div(a, sbi->s_stripe);
1994         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1995
1996         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1997                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1998                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1999                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2000                                 ac->ac_found++;
2001                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2002                                 ac->ac_b_ex = ex;
2003                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2004                                 break;
2005                         }
2006                 }
2007                 i += sbi->s_stripe;
2008         }
2009 }
2010
2011 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
2012 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2013                                 ext4_group_t group, int cr)
2014 {
2015         unsigned free, fragments;
2016         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2017         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2018
2019         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2020
2021         free = grp->bb_free;
2022         if (free == 0)
2023                 return 0;
2024         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2025                 return 0;
2026
2027         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2028                 return 0;
2029
2030         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2031         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2032                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2033                 if (ret)
2034                         return 0;
2035         }
2036
2037         fragments = grp->bb_fragments;
2038         if (fragments == 0)
2039                 return 0;
2040
2041         switch (cr) {
2042         case 0:
2043                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2044
2045                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2046                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2047                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2048                     ((group % flex_size) == 0))
2049                         return 0;
2050
2051                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2052                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2053                         return 1;
2054
2055                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2056                         return 0;
2057
2058                 return 1;
2059         case 1:
2060                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2061                         return 1;
2062                 break;
2063         case 2:
2064                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2065                         return 1;
2066                 break;
2067         case 3:
2068                 return 1;
2069         default:
2070                 BUG();
2071         }
2072
2073         return 0;
2074 }
2075
2076 static noinline_for_stack int
2077 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2078 {
2079         ext4_group_t ngroups, group, i;
2080         int cr;
2081         int err = 0;
2082         struct ext4_sb_info *sbi;
2083         struct super_block *sb;
2084         struct ext4_buddy e4b;
2085
2086         sb = ac->ac_sb;
2087         sbi = EXT4_SB(sb);
2088         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2089         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2090         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2091                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2092
2093         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2094
2095         /* first, try the goal */
2096         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2097         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2098                 goto out;
2099
2100         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2101                 goto out;
2102
2103         /*
2104          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2105          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2106          * try exact allocation using buddy.
2107          */
2108         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2109         ac->ac_2order = 0;
2110         /*
2111          * We search using buddy data only if the order of the request
2112          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2113          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2114          */
2115         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2116                 /*
2117                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2118                  */
2119                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2120                         ac->ac_2order = i - 1;
2121         }
2122
2123         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2124         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2125                 /* TBD: may be hot point */
2126                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2127                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2128                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2129                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2130         }
2131
2132         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2133         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2134         /*
2135          * cr == 0 try to get exact allocation,
2136          * cr == 3  try to get anything
2137          */
2138 repeat:
2139         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2140                 ac->ac_criteria = cr;
2141                 /*
2142                  * searching for the right group start
2143                  * from the goal value specified
2144                  */
2145                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2146
2147                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2148                         cond_resched();
2149                         /*
2150                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2151                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2152                          */
2153                         if (group >= ngroups)
2154                                 group = 0;
2155
2156                         /* This now checks without needing the buddy page */
2157                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2158                                 continue;
2159
2160                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2161                         if (err)
2162                                 goto out;
2163
2164                         ext4_lock_group(sb, group);
2165
2166                         /*
2167                          * We need to check again after locking the
2168                          * block group
2169                          */
2170                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2171                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2172                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2173                                 continue;
2174                         }
2175
2176                         ac->ac_groups_scanned++;
2177                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2178                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2179                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2180                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2181                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2182                         else
2183                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2184
2185                         ext4_unlock_group(sb, group);
2186                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2187
2188                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2189                                 break;
2190                 }
2191         }
2192
2193         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2194             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2195                 /*
2196                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2197                  * the best chunk we've found so far
2198                  */
2199
2200                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2201                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2202                         /*
2203                          * Someone more lucky has already allocated it.
2204                          * The only thing we can do is just take first
2205                          * found block(s)
2206                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2207                          */
2208                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2209                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2210                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2211                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2212                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2213                         cr = 3;
2214                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2215                         goto repeat;
2216                 }
2217         }
2218 out:
2219         return err;
2220 }
2221
2222 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2223 {
2224         struct super_block *sb = seq->private;
2225         ext4_group_t group;
2226
2227         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2228                 return NULL;
2229         group = *pos + 1;
2230         return (void *) ((unsigned long) group);
2231 }
2232
2233 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2234 {
2235         struct super_block *sb = seq->private;
2236         ext4_group_t group;
2237
2238         ++*pos;
2239         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2240                 return NULL;
2241         group = *pos + 1;
2242         return (void *) ((unsigned long) group);
2243 }
2244
2245 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2246 {
2247         struct super_block *sb = seq->private;
2248         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2249         int i;
2250         int err, buddy_loaded = 0;
2251         struct ext4_buddy e4b;
2252         struct ext4_group_info *grinfo;
2253         struct sg {
2254                 struct ext4_group_info info;
2255                 ext4_grpblk_t counters[16];
2256         } sg;
2257
2258         group--;
2259         if (group == 0)
2260                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2261                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2262                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2263                            "group", "free", "frags", "first",
2264                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2265                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2266
2267         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2268                 sizeof(struct ext4_group_info);
2269         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2270         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2271         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2272                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2273                 if (err) {
2274                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2275                         return 0;
2276                 }
2277                 buddy_loaded = 1;
2278         }
2279
2280         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2281
2282         if (buddy_loaded)
2283                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2284
2285         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2286                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2287         for (i = 0; i <= 13; i++)
2288                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2289                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2290         seq_printf(seq, " ]\n");
2291
2292         return 0;
2293 }
2294
2295 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2296 {
2297 }
2298
2299 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2300         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2301         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2302         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2303         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2304 };
2305
2306 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2307 {
2308         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2309         int rc;
2310
2311         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2312         if (rc == 0) {
2313                 struct seq_file *m = file->private_data;
2314                 m->private = sb;
2315         }
2316         return rc;
2317
2318 }
2319
2320 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2321         .owner          = THIS_MODULE,
2322         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2323         .read           = seq_read,
2324         .llseek         = seq_lseek,
2325         .release        = seq_release,
2326 };
2327
2328 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2329 {
2330         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2331         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2332
2333         BUG_ON(!cachep);
2334         return cachep;
2335 }
2336
2337 /*
2338  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2339  * of groups
2340  */
2341 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2342 {
2343         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2344         unsigned size;
2345         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2346
2347         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2348                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2349         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2350                 return 0;
2351
2352         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2353         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2354         if (!new_groupinfo) {
2355                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2356                 return -ENOMEM;
2357         }
2358         if (sbi->s_group_info) {
2359                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2360                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2361                 kvfree(sbi->s_group_info);
2362         }
2363         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2364         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2365         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2366                    sbi->s_group_info_size);
2367         return 0;
2368 }
2369
2370 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2371 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2372                           struct ext4_group_desc *desc)
2373 {
2374         int i;
2375         int metalen = 0;
2376         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2377         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2378         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2379
2380         /*
2381          * First check if this group is the first of a reserved block.
2382          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2383          * to ext4_group_info structures
2384          */
2385         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2386                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2387                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2388                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2389                 if (meta_group_info == NULL) {
2390                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2391                                  "for a buddy group");
2392                         goto exit_meta_group_info;
2393                 }
2394                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2395                         meta_group_info;
2396         }
2397
2398         meta_group_info =
2399                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2400         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2401
2402         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2403         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2404                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2405                 goto exit_group_info;
2406         }
2407         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2408                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2409
2410         /*
2411          * initialize bb_free to be able to skip
2412          * empty groups without initialization
2413          */
2414         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2415                 meta_group_info[i]->bb_free =
2416                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2417         } else {
2418                 meta_group_info[i]->bb_free =
2419                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2420         }
2421
2422         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2423         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2424         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2425         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2426
2427 #ifdef DOUBLE_CHECK
2428         {
2429                 struct buffer_head *bh;
2430                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2431                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2432                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2433                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2434                 BUG_ON(bh == NULL);
2435                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2436                         sb->s_blocksize);
2437                 put_bh(bh);
2438         }
2439 #endif
2440
2441         return 0;
2442
2443 exit_group_info:
2444         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2445         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2446                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2447                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2448         }
2449 exit_meta_group_info:
2450         return -ENOMEM;
2451 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2452
2453 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2454 {
2455         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2456         ext4_group_t i;
2457         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2458         int err;
2459         struct ext4_group_desc *desc;
2460         struct kmem_cache *cachep;
2461
2462         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2463         if (err)
2464                 return err;
2465
2466         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2467         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2468                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2469                 goto err_freesgi;
2470         }
2471         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2472          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2473          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2474          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2475         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2476         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2477         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2478                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2479                 if (desc == NULL) {
2480                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2481                         goto err_freebuddy;
2482                 }
2483                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2484                         goto err_freebuddy;
2485         }
2486
2487         return 0;
2488
2489 err_freebuddy:
2490         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2491         while (i-- > 0)
2492                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2493         i = sbi->s_group_info_size;
2494         while (i-- > 0)
2495                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2496         iput(sbi->s_buddy_cache);
2497 err_freesgi:
2498         kvfree(sbi->s_group_info);
2499         return -ENOMEM;
2500 }
2501
2502 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2503 {
2504         int i;
2505
2506         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2507                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2508                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2509                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2510         }
2511 }
2512
2513 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2514 {
2515         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2516         int slab_size;
2517         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2518         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2519         struct kmem_cache *cachep;
2520
2521         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2522                 return -EINVAL;
2523
2524         if (unlikely(cache_index < 0))
2525                 cache_index = 0;
2526
2527         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2528         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2529                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2530                 return 0;       /* Already created */
2531         }
2532
2533         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2534                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2535
2536         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2537                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2538                                         NULL);
2539
2540         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2541
2542         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2543         if (!cachep) {
2544                 printk(KERN_EMERG
2545                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2546                 return -ENOMEM;
2547         }
2548
2549         return 0;
2550 }
2551
2552 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2553 {
2554         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2555         unsigned i, j;
2556         unsigned offset;
2557         unsigned max;
2558         int ret;
2559
2560         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2561
2562         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2563         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2564                 ret = -ENOMEM;
2565                 goto out;
2566         }
2567
2568         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2569         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2570         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2571                 ret = -ENOMEM;
2572                 goto out;
2573         }
2574
2575         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2576         if (ret < 0)
2577                 goto out;
2578
2579         /* order 0 is regular bitmap */
2580         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2581         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2582
2583         i = 1;
2584         offset = 0;
2585         max = sb->s_blocksize << 2;
2586         do {
2587                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2588                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2589                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2590                 max = max >> 1;
2591                 i++;
2592         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2593
2594         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2595         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2596
2597         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2598         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2599         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2600         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2601         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2602         /*
2603          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2604          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2605          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2606          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2607          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2608          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2609          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2610          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2611          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2612          * which seems reasonable as a default.
2613          */
2614         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2615                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2616         /*
2617          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2618          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2619          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2620          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2621          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2622          * the stripes.
2623          */
2624         if (sbi->s_stripe > 1) {
2625                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2626                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2627         }
2628
2629         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2630         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2631                 ret = -ENOMEM;
2632                 goto out;
2633         }
2634         for_each_possible_cpu(i) {
2635                 struct ext4_locality_group *lg;
2636                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2637                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2638                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2639                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2640                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2641         }
2642
2643         /* init file for buddy data */
2644         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2645         if (ret != 0)
2646                 goto out_free_locality_groups;
2647
2648         if (sbi->s_proc)
2649                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2650                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2651
2652         return 0;
2653
2654 out_free_locality_groups:
2655         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2656         sbi->s_locality_groups = NULL;
2657 out:
2658         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2659         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2660         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2661         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2662         return ret;
2663 }
2664
2665 /* need to called with the ext4 group lock held */
2666 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2667 {
2668         struct ext4_prealloc_space *pa;
2669         struct list_head *cur, *tmp;
2670         int count = 0;
2671
2672         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2673                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2674                 list_del(&pa->pa_group_list);
2675                 count++;
2676                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2677         }
2678         if (count)
2679                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2680
2681 }
2682
2683 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2684 {
2685         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2686         ext4_group_t i;
2687         int num_meta_group_infos;
2688         struct ext4_group_info *grinfo;
2689         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2690         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2691
2692         if (sbi->s_proc)
2693                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2694
2695         if (sbi->s_group_info) {
2696                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2697                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2698 #ifdef DOUBLE_CHECK
2699                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2700 #endif
2701                         ext4_lock_group(sb, i);
2702                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2703                         ext4_unlock_group(sb, i);
2704                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2705                 }
2706                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2707                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2708                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2709                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2710                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2711                 kvfree(sbi->s_group_info);
2712         }
2713         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2714         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2715         iput(sbi->s_buddy_cache);
2716         if (sbi->s_mb_stats) {
2717                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2718                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2719                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2720                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2721                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2722                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2723                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2724                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2725                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2726                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2727                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2728                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2729                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2730                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2731                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2732                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2733                                 sbi->s_mb_generation_time);
2734                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2735                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2736                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2737                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2738         }
2739
2740         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2741
2742         return 0;
2743 }
2744
2745 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2746                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2747 {
2748         ext4_fsblk_t discard_block;
2749
2750         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2751                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2752         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2753         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2754                         (unsigned long long) discard_block, count);
2755         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2756 }
2757
2758 /*
2759  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2760  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2761  */
2762 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2763                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2764                                     int rc)
2765 {
2766         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2767         struct ext4_buddy e4b;
2768         struct ext4_group_info *db;
2769         int err, count = 0, count2 = 0;
2770
2771         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2772                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2773
2774         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2775                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2776                                          entry->efd_start_cluster,
2777                                          entry->efd_count);
2778                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2779                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2780                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2781                                  " with %d", entry->efd_group,
2782                                  entry->efd_start_cluster,
2783                                  entry->efd_count, err);
2784         }
2785
2786         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2787         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2788         BUG_ON(err != 0);
2789
2790
2791         db = e4b.bd_info;
2792         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2793         count += entry->efd_count;
2794         count2++;
2795         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2796         /* Take it out of per group rb tree */
2797         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2798         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2799
2800         /*
2801          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2802          * ext4_trim_fs can trim it.
2803          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2804          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2805          */
2806         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2807                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2808
2809         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2810                 /* No more items in the per group rb tree
2811                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2812                  */
2813                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2814                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2815         }
2816         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2817         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2818         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2819
2820         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2821 }
2822
2823 int __init ext4_init_mballoc(void)
2824 {
2825         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2826                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2827         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2828                 return -ENOMEM;
2829
2830         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2831                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2832         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2833                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2834                 return -ENOMEM;
2835         }
2836
2837         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2838                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2839         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2840                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2841                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2842                 return -ENOMEM;
2843         }
2844         return 0;
2845 }
2846
2847 void ext4_exit_mballoc(void)
2848 {
2849         /*
2850          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2851          * before destroying the slab cache.
2852          */
2853         rcu_barrier();
2854         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2855         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2856         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2857         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2858 }
2859
2860
2861 /*
2862  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2863  * Returns 0 if success or error code
2864  */
2865 static noinline_for_stack int
2866 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2867                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2868 {
2869         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2870         struct ext4_group_desc *gdp;
2871         struct buffer_head *gdp_bh;
2872         struct ext4_sb_info *sbi;
2873         struct super_block *sb;
2874         ext4_fsblk_t block;
2875         int err, len;
2876
2877         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2878         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2879
2880         sb = ac->ac_sb;
2881         sbi = EXT4_SB(sb);
2882
2883         err = -EIO;
2884         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2885         if (!bitmap_bh)
2886                 goto out_err;
2887
2888         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2889         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2890         if (err)
2891                 goto out_err;
2892
2893         err = -EIO;
2894         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2895         if (!gdp)
2896                 goto out_err;
2897
2898         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2899                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2900
2901         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2902         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2903         if (err)
2904                 goto out_err;
2905
2906         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2907
2908         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2909         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2910                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2911                            "fs metadata", block, block+len);
2912                 /* File system mounted not to panic on error
2913                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2914                  * We leak some of the blocks here.
2915                  */
2916                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2917                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2918                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2919                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2920                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2921                 if (!err)
2922                         err = -EAGAIN;
2923                 goto out_err;
2924         }
2925
2926         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2927 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2928         {
2929                 int i;
2930                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2931                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2932                                                 bitmap_bh->b_data));
2933                 }
2934         }
2935 #endif
2936         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2937                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2938         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2939                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2940                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2941                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2942                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2943         }
2944         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2945         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2946         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2947         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2948
2949         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2950         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2951         /*
2952          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2953          */
2954         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2955                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2956                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2957                                    reserv_clstrs);
2958
2959         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2960                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2961                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2962                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2963                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2964         }
2965
2966         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2967         if (err)
2968                 goto out_err;
2969         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2970
2971 out_err:
2972         brelse(bitmap_bh);
2973         return err;
2974 }
2975
2976 /*
2977  * here we normalize request for locality group
2978  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2979  * s_strip if we set the same via mount option.
2980  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2981  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2982  *
2983  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2984  */
2985 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2986 {
2987         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2988         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2989
2990         BUG_ON(lg == NULL);
2991         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2992         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2993                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2994 }
2995
2996 /*
2997  * Normalization means making request better in terms of
2998  * size and alignment
2999  */
3000 static noinline_for_stack void
3001 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3002                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3003 {
3004         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3005         int bsbits, max;
3006         ext4_lblk_t end;
3007         loff_t size, start_off;
3008         loff_t orig_size __maybe_unused;
3009         ext4_lblk_t start;
3010         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3011         struct ext4_prealloc_space *pa;
3012
3013         /* do normalize only data requests, metadata requests
3014            do not need preallocation */
3015         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3016                 return;
3017
3018         /* sometime caller may want exact blocks */
3019         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3020                 return;
3021
3022         /* caller may indicate that preallocation isn't
3023          * required (it's a tail, for example) */
3024         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3025                 return;
3026
3027         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3028                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3029                 return ;
3030         }
3031
3032         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3033
3034         /* first, let's learn actual file size
3035          * given current request is allocated */
3036         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3037         size = size << bsbits;
3038         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3039                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3040         orig_size = size;
3041
3042         /* max size of free chunks */
3043         max = 2 << bsbits;
3044
3045 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3046                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3047
3048         /* first, try to predict filesize */
3049         /* XXX: should this table be tunable? */
3050         start_off = 0;
3051         if (size <= 16 * 1024) {
3052                 size = 16 * 1024;
3053         } else if (size <= 32 * 1024) {
3054                 size = 32 * 1024;
3055         } else if (size <= 64 * 1024) {
3056                 size = 64 * 1024;
3057         } else if (size <= 128 * 1024) {
3058                 size = 128 * 1024;
3059         } else if (size <= 256 * 1024) {
3060                 size = 256 * 1024;
3061         } else if (size <= 512 * 1024) {
3062                 size = 512 * 1024;
3063         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3064                 size = 1024 * 1024;
3065         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3066                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3067                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3068                 size = 2 * 1024 * 1024;
3069         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3070                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3071                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3072                 size = 4 * 1024 * 1024;
3073         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3074                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3075                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3076                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3077                 size = 8 * 1024 * 1024;
3078         } else {
3079                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3080                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3081                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3082         }
3083         size = size >> bsbits;
3084         start = start_off >> bsbits;
3085
3086         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3087         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3088                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3089                 start = ar->lleft + 1;
3090         }
3091         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3092                 size -= start + size - ar->lright;
3093
3094         end = start + size;
3095
3096         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3097         rcu_read_lock();
3098         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3099                 ext4_lblk_t pa_end;
3100
3101                 if (pa->pa_deleted)
3102                         continue;
3103                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3104                 if (pa->pa_deleted) {
3105                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3106                         continue;
3107                 }
3108
3109                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3110                                                   pa->pa_len);
3111
3112                 /* PA must not overlap original request */
3113                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3114                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3115
3116                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3117                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3118                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3119                         continue;
3120                 }
3121                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3122
3123                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3124                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3125                         BUG_ON(pa_end < start);
3126                         start = pa_end;
3127                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3128                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3129                         end = pa->pa_lstart;
3130                 }
3131                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3132         }
3133         rcu_read_unlock();
3134         size = end - start;
3135
3136         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3137         rcu_read_lock();
3138         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3139                 ext4_lblk_t pa_end;
3140
3141                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3142                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3143                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3144                                                           pa->pa_len);
3145                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3146                 }
3147                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3148         }
3149         rcu_read_unlock();
3150
3151         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3152                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3153                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3154                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3155                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3156                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3157                 BUG();
3158         }
3159         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3160
3161         /* now prepare goal request */
3162
3163         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3164          * placement or satisfy big request as is */
3165         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3166         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3167
3168         /* define goal start in order to merge */
3169         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3170                 /* merge to the right */
3171                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3172                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3173                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3174                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3175         }
3176         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3177                 /* merge to the left */
3178                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3179                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3180                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3181                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3182         }
3183
3184         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3185                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3186 }
3187
3188 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3189 {
3190         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3191
3192         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3193                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3194                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3195                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3196                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3197                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3198                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3199                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3200                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3201                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3202                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3203         }
3204
3205         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3206                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3207         else
3208                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3209 }
3210
3211 /*
3212  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3213  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3214  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3215  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3216  */
3217 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3218 {
3219         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3220         struct ext4_buddy e4b;
3221         int err;
3222
3223         if (pa == NULL) {
3224                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3225                         return;
3226                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3227                 if (err) {
3228                         /*
3229                          * This should never happen since we pin the
3230                          * pages in the ext4_allocation_context so
3231                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3232                          */
3233                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3234                         return;
3235                 }
3236                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3237                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3238                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3239                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3240                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3241                 return;
3242         }
3243         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3244                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3245 }
3246
3247 /*
3248  * use blocks preallocated to inode
3249  */
3250 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3251                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3252 {
3253         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3254         ext4_fsblk_t start;
3255         ext4_fsblk_t end;
3256         int len;
3257
3258         /* found preallocated blocks, use them */
3259         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3260         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3261                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3262         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3263         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3264                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3265         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3266         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3267         ac->ac_pa = pa;
3268
3269         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3270         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3271         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3272         pa->pa_free -= len;
3273
3274         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * use blocks preallocated to locality group
3279  */
3280 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3281                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3282 {
3283         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3284
3285         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3286                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3287                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3288         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3289         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3290         ac->ac_pa = pa;
3291
3292         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3293          * possible race when the group is being loaded concurrently
3294          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3295          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3296          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3297          */
3298         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Return the prealloc space that have minimal distance
3303  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3304  * space that is having currently known minimal distance
3305  * from the goal block.
3306  */
3307 static struct ext4_prealloc_space *
3308 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3309                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3310                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3311 {
3312         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3313
3314         if (cpa == NULL) {
3315                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3316                 return pa;
3317         }
3318         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3319         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3320
3321         if (cur_distance <= new_distance)
3322                 return cpa;
3323
3324         /* drop the previous reference */
3325         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3326         atomic_inc(&pa->pa_count);
3327         return pa;
3328 }
3329
3330 /*
3331  * search goal blocks in preallocated space
3332  */
3333 static noinline_for_stack int
3334 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3335 {
3336         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3337         int order, i;
3338         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3339         struct ext4_locality_group *lg;
3340         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3341         ext4_fsblk_t goal_block;
3342
3343         /* only data can be preallocated */
3344         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3345                 return 0;
3346
3347         /* first, try per-file preallocation */
3348         rcu_read_lock();
3349         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3350
3351                 /* all fields in this condition don't change,
3352                  * so we can skip locking for them */
3353                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3354                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3355                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3356                         continue;
3357
3358                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3359                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3360                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3361                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3362                         continue;
3363
3364                 /* found preallocated blocks, use them */
3365                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3366                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3367                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3368                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3369                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3370                         ac->ac_criteria = 10;
3371                         rcu_read_unlock();
3372                         return 1;
3373                 }
3374                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3375         }
3376         rcu_read_unlock();
3377
3378         /* can we use group allocation? */
3379         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3380                 return 0;
3381
3382         /* inode may have no locality group for some reason */
3383         lg = ac->ac_lg;
3384         if (lg == NULL)
3385                 return 0;
3386         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3387         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3388                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3389                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3390
3391         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3392         /*
3393          * search for the prealloc space that is having
3394          * minimal distance from the goal block.
3395          */
3396         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3397                 rcu_read_lock();
3398                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3399                                         pa_inode_list) {
3400                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3401                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3402                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3403
3404                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3405                                                                 pa, cpa);
3406                         }
3407                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3408                 }
3409                 rcu_read_unlock();
3410         }
3411         if (cpa) {
3412                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3413                 ac->ac_criteria = 20;
3414                 return 1;
3415         }
3416         return 0;
3417 }
3418
3419 /*
3420  * the function goes through all block freed in the group
3421  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3422  * buddy must be generated from this bitmap
3423  * Need to be called with the ext4 group lock held
3424  */
3425 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3426                                                 ext4_group_t group)
3427 {
3428         struct rb_node *n;
3429         struct ext4_group_info *grp;
3430         struct ext4_free_data *entry;
3431
3432         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3433         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3434
3435         while (n) {
3436                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3437                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3438                 n = rb_next(n);
3439         }
3440         return;
3441 }
3442
3443 /*
3444  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3445  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3446  * Need to be called with ext4 group lock held
3447  */
3448 static noinline_for_stack
3449 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3450                                         ext4_group_t group)
3451 {
3452         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3453         struct ext4_prealloc_space *pa;
3454         struct list_head *cur;
3455         ext4_group_t groupnr;
3456         ext4_grpblk_t start;
3457         int preallocated = 0;
3458         int len;
3459
3460         /* all form of preallocation discards first load group,
3461          * so the only competing code is preallocation use.
3462          * we don't need any locking here
3463          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3464          * otherwise we could leave used blocks available for
3465          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3466          * is dropping preallocation
3467          */
3468         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3469                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3470                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3471                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3472                                              &groupnr, &start);
3473                 len = pa->pa_len;
3474                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3475                 if (unlikely(len == 0))
3476                         continue;
3477                 BUG_ON(groupnr != group);
3478                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3479                 preallocated += len;
3480         }
3481         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3482 }
3483
3484 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3485 {
3486         struct ext4_prealloc_space *pa;
3487         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3488
3489         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3490         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3491         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3492 }
3493
3494 /*
3495  * drops a reference to preallocated space descriptor
3496  * if this was the last reference and the space is consumed
3497  */
3498 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3499                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3500 {
3501         ext4_group_t grp;
3502         ext4_fsblk_t grp_blk;
3503
3504         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3505         spin_lock(&pa->pa_lock);
3506         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3507                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3508                 return;
3509         }
3510
3511         if (pa->pa_deleted == 1) {
3512                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3513                 return;
3514         }
3515
3516         pa->pa_deleted = 1;
3517         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3518
3519         grp_blk = pa->pa_pstart;
3520         /*
3521          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3522          * next group when pa is used up
3523          */
3524         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3525                 grp_blk--;
3526
3527         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3528
3529         /*
3530          * possible race:
3531          *
3532          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3533          *                                      find block B in PA
3534          *  copy on-disk bitmap to buddy
3535          *                                      mark B in on-disk bitmap
3536          *                                      drop PA from group
3537          *  mark all PAs in buddy
3538          *
3539          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3540          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3541          * against that pair
3542          */
3543         ext4_lock_group(sb, grp);
3544         list_del(&pa->pa_group_list);
3545         ext4_unlock_group(sb, grp);
3546
3547         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3548         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3549         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3550
3551         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3552 }
3553
3554 /*
3555  * creates new preallocated space for given inode
3556  */
3557 static noinline_for_stack int
3558 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3559 {
3560         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3561         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3562         struct ext4_prealloc_space *pa;
3563         struct ext4_group_info *grp;
3564         struct ext4_inode_info *ei;
3565
3566         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3567         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3568         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3569         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3570
3571         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3572         if (pa == NULL)
3573                 return -ENOMEM;
3574
3575         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3576                 int winl;
3577                 int wins;
3578                 int win;
3579                 int offs;
3580
3581                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3582                  * so, found space must get proper lstart
3583                  * to cover original request */
3584                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3585                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3586
3587                 /* we're limited by original request in that
3588                  * logical block must be covered any way
3589                  * winl is window we can move our chunk within */
3590                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3591
3592                 /* also, we should cover whole original request */
3593                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3594
3595                 /* the smallest one defines real window */
3596                 win = min(winl, wins);
3597
3598                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3599                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3600                 if (offs && offs < win)
3601                         win = offs;
3602
3603                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3604                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3605                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3606                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3607         }
3608
3609         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3610          * allocated blocks for history */
3611         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3612
3613         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3614         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3615         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3616         pa->pa_free = pa->pa_len;
3617         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3618         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3619         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3620         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3621         pa->pa_deleted = 0;
3622         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3623
3624         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3625                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3626         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3627
3628         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3629         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3630
3631         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3632         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3633
3634         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3635         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3636
3637         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3638         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3639         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3640
3641         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3642         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3643         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3644
3645         return 0;
3646 }
3647
3648 /*
3649  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3650  */
3651 static noinline_for_stack int
3652 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3653 {
3654         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3655         struct ext4_locality_group *lg;
3656         struct ext4_prealloc_space *pa;
3657         struct ext4_group_info *grp;
3658
3659         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3660         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3661         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3662         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3663
3664         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3665         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3666         if (pa == NULL)
3667                 return -ENOMEM;
3668
3669         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3670          * allocated blocks for history */
3671         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3672
3673         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3674         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3675         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3676         pa->pa_free = pa->pa_len;
3677         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3678         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3679         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3680         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3681         pa->pa_deleted = 0;
3682         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3683
3684         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3685                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3686         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3687
3688         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3689         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3690
3691         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3692         lg = ac->ac_lg;
3693         BUG_ON(lg == NULL);
3694
3695         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3696         pa->pa_inode = NULL;
3697
3698         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3699         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3700         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3701
3702         /*
3703          * We will later add the new pa to the right bucket
3704          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3705          */
3706         return 0;
3707 }
3708
3709 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3710 {
3711         int err;
3712
3713         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3714                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3715         else
3716                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3717         return err;
3718 }
3719
3720 /*
3721  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3722  * in-core bitmap and buddy.
3723  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3724  * nobody else can find/use it.
3725  * the caller MUST hold group/inode locks.
3726  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3727  */
3728 static noinline_for_stack int
3729 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3730                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3731 {
3732         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3733         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3734         unsigned int end;
3735         unsigned int next;
3736         ext4_group_t group;
3737         ext4_grpblk_t bit;
3738         unsigned long long grp_blk_start;
3739         int err = 0;
3740         int free = 0;
3741
3742         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3743         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3744         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3745         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3746         end = bit + pa->pa_len;
3747
3748         while (bit < end) {
3749                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3750                 if (bit >= end)
3751                         break;
3752                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3753                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3754                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3755                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3756                 free += next - bit;
3757
3758                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3759                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3760                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3761                                                next - bit);
3762                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3763                 bit = next + 1;
3764         }
3765         if (free != pa->pa_free) {
3766                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3767                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3768                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3769                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3770                          (unsigned long) pa->pa_len);
3771                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3772                                         free, pa->pa_free);
3773                 /*
3774                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3775                  * from the bitmap and continue.
3776                  */
3777         }
3778         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3779
3780         return err;
3781 }
3782
3783 static noinline_for_stack int
3784 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3785                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3786 {
3787         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3788         ext4_group_t group;
3789         ext4_grpblk_t bit;
3790
3791         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3792         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3793         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3794         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3795         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3796         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3797         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3798
3799         return 0;
3800 }
3801
3802 /*
3803  * releases all preallocations in given group
3804  *
3805  * first, we need to decide discard policy:
3806  * - when do we discard
3807  *   1) ENOSPC
3808  * - how many do we discard
3809  *   1) how many requested
3810  */
3811 static noinline_for_stack int
3812 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3813                                         ext4_group_t group, int needed)
3814 {
3815         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3816         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3817         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3818         struct list_head list;
3819         struct ext4_buddy e4b;
3820         int err;
3821         int busy = 0;
3822         int free = 0;
3823
3824         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3825
3826         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3827                 return 0;
3828
3829         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3830         if (bitmap_bh == NULL) {
3831                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3832                 return 0;
3833         }
3834
3835         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3836         if (err) {
3837                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3838                 put_bh(bitmap_bh);
3839                 return 0;
3840         }
3841
3842         if (needed == 0)
3843                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3844
3845         INIT_LIST_HEAD(&list);
3846 repeat:
3847         ext4_lock_group(sb, group);
3848         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3849                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3850                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3851                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3852                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3853                         busy = 1;
3854                         continue;
3855                 }
3856                 if (pa->pa_deleted) {
3857                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3858                         continue;
3859                 }
3860
3861                 /* seems this one can be freed ... */
3862                 pa->pa_deleted = 1;
3863
3864                 /* we can trust pa_free ... */
3865                 free += pa->pa_free;
3866
3867                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3868
3869                 list_del(&pa->pa_group_list);
3870                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3871         }
3872
3873         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3874         if (free < needed && busy) {
3875                 busy = 0;
3876                 ext4_unlock_group(sb, group);
3877                 cond_resched();
3878                 goto repeat;
3879         }
3880
3881         /* found anything to free? */
3882         if (list_empty(&list)) {
3883                 BUG_ON(free != 0);
3884                 goto out;
3885         }
3886
3887         /* now free all selected PAs */
3888         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3889
3890                 /* remove from object (inode or locality group) */
3891                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3892                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3893                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3894
3895                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3896                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3897                 else
3898                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3899
3900                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3901                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3902         }
3903
3904 out:
3905         ext4_unlock_group(sb, group);
3906         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3907         put_bh(bitmap_bh);
3908         return free;
3909 }
3910
3911 /*
3912  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3913  *
3914  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3915  * We don't want another block to be served from the prealloc
3916  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3917  *
3918  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3919  */
3920 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3921 {
3922         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3923         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3924         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3925         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3926         ext4_group_t group = 0;
3927         struct list_head list;
3928         struct ext4_buddy e4b;
3929         int err;
3930
3931         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3932                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3933                 return;
3934         }
3935
3936         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3937         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3938
3939         INIT_LIST_HEAD(&list);
3940
3941 repeat:
3942         /* first, collect all pa's in the inode */
3943         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3944         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3945                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3946                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3947                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3948                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3949                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3950                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3951                          * use preallocation while we're discarding it */
3952                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3953                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3954                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3955                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3956                         WARN_ON(1);
3957                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3958                         goto repeat;
3959
3960                 }
3961                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3962                         pa->pa_deleted = 1;
3963                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3964                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3965                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3966                         continue;
3967                 }
3968
3969                 /* someone is deleting pa right now */
3970                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3971                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3972
3973                 /* we have to wait here because pa_deleted
3974                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3975                  * the list. as we might be called from
3976                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3977                  * and concurrent thread which is unlinking
3978                  * pa from inode's list may access already
3979                  * freed memory, bad-bad-bad */
3980
3981                 /* XXX: if this happens too often, we can
3982                  * add a flag to force wait only in case
3983                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3984                  * regular truncate */
3985                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3986                 goto repeat;
3987         }
3988         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3989
3990         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3991                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3992                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3993
3994                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3995                 if (err) {
3996                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3997                                         group);
3998                         continue;
3999                 }
4000
4001                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4002                 if (bitmap_bh == NULL) {
4003                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
4004                                         group);
4005                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4006                         continue;
4007                 }
4008
4009                 ext4_lock_group(sb, group);
4010                 list_del(&pa->pa_group_list);
4011                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4012                 ext4_unlock_group(sb, group);
4013
4014                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4015                 put_bh(bitmap_bh);
4016
4017                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4018                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4019         }
4020 }
4021
4022 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4023 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4024 {
4025         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4026         ext4_group_t ngroups, i;
4027
4028         if (!ext4_mballoc_debug ||
4029             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4030                 return;
4031
4032         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4033                         " Allocation context details:");
4034         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4035                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4036         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4037                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4038                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4039                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4040                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4041                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4042                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4043                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4044                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4045                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4046                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4047                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4048                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4049                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4050                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4051                         (int)ac->ac_criteria);
4052         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4053         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4054         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4055         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4056                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4057                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4058                 ext4_grpblk_t start;
4059                 struct list_head *cur;
4060                 ext4_lock_group(sb, i);
4061                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4062                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4063                                         pa_group_list);
4064                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4065                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4066                                                      NULL, &start);
4067                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4068                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4069                                start, pa->pa_len);
4070                 }
4071                 ext4_unlock_group(sb, i);
4072
4073                 if (grp->bb_free == 0)
4074                         continue;
4075                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4076                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4077         }
4078         printk(KERN_ERR "\n");
4079 }
4080 #else
4081 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4082 {
4083         return;
4084 }
4085 #endif
4086
4087 /*
4088  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4089  * file is determined by the current size or the resulting size after
4090  * allocation which ever is larger
4091  *
4092  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4093  */
4094 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4095 {
4096         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4097         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4098         loff_t size, isize;
4099
4100         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4101                 return;
4102
4103         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4104                 return;
4105
4106         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4107         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4108                 >> bsbits;
4109
4110         if ((size == isize) &&
4111             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4112             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4113                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4114                 return;
4115         }
4116
4117         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4118                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4119                 return;
4120         }
4121
4122         /* don't use group allocation for large files */
4123         size = max(size, isize);
4124         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4125                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4126                 return;
4127         }
4128
4129         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4130         /*
4131          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4132          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4133          * request from multiple CPUs.
4134          */
4135         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4136
4137         /* we're going to use group allocation */
4138         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4139
4140         /* serialize all allocations in the group */
4141         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4142 }
4143
4144 static noinline_for_stack int
4145 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4146                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4147 {
4148         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4149         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4150         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4151         ext4_group_t group;
4152         unsigned int len;
4153         ext4_fsblk_t goal;
4154         ext4_grpblk_t block;
4155
4156         /* we can't allocate > group size */
4157         len = ar->len;
4158
4159         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4160         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4161                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4162
4163         /* start searching from the goal */
4164         goal = ar->goal;
4165         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4166                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4167                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4168         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4169
4170         /* set up allocation goals */
4171         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4172         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4173         ac->ac_sb = sb;
4174         ac->ac_inode = ar->inode;
4175         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4176         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4177         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4178         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4179         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4180         ac->ac_flags = ar->flags;
4181
4182         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4183          * locality group. this is a policy, actually */
4184         ext4_mb_group_or_file(ac);
4185
4186         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4187                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4188                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4189                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4190                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4191                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4192                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4193         return 0;
4194
4195 }
4196
4197 static noinline_for_stack void
4198 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4199                                         struct ext4_locality_group *lg,
4200                                         int order, int total_entries)
4201 {
4202         ext4_group_t group = 0;
4203         struct ext4_buddy e4b;
4204         struct list_head discard_list;
4205         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4206
4207         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4208
4209         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4210
4211         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4212         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4213                                                 pa_inode_list) {
4214                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4215                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4216                         /*
4217                          * This is the pa that we just used
4218                          * for block allocation. So don't
4219                          * free that
4220                          */
4221                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4222                         continue;
4223                 }
4224                 if (pa->pa_deleted) {
4225                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4226                         continue;
4227                 }
4228                 /* only lg prealloc space */
4229                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4230
4231                 /* seems this one can be freed ... */
4232                 pa->pa_deleted = 1;
4233                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4234
4235                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4236                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4237
4238                 total_entries--;
4239                 if (total_entries <= 5) {
4240                         /*
4241                          * we want to keep only 5 entries
4242                          * allowing it to grow to 8. This
4243                          * mak sure we don't call discard
4244                          * soon for this list.
4245                          */
4246                         break;
4247                 }
4248         }
4249         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4250
4251         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4252
4253                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4254                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4255                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4256                                         group);
4257                         continue;
4258                 }
4259                 ext4_lock_group(sb, group);
4260                 list_del(&pa->pa_group_list);
4261                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4262                 ext4_unlock_group(sb, group);
4263
4264                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4265                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4266                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4267         }
4268 }
4269
4270 /*
4271  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4272  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4273  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4274  *
4275  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4276  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4277  */
4278
4279 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4280 {
4281         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4282         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4283         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4284         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4285
4286         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4287         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4288                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4289                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4290         /* Add the prealloc space to lg */
4291         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4292         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4293                                                 pa_inode_list) {
4294                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4295                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4296                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4297                         continue;
4298                 }
4299                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4300                         /* Add to the tail of the previous entry */
4301                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4302                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4303                         added = 1;
4304                         /*
4305                          * we want to count the total
4306                          * number of entries in the list
4307                          */
4308                 }
4309                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4310                 lg_prealloc_count++;
4311         }
4312         if (!added)
4313                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4314                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4315         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4316
4317         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4318         if (lg_prealloc_count > 8) {
4319                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4320                                                   order, lg_prealloc_count);
4321                 return;
4322         }
4323         return ;
4324 }
4325
4326 /*
4327  * release all resource we used in allocation
4328  */
4329 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4330 {
4331         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4332         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4333         if (pa) {
4334                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4335                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4336                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4337                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4338                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4339                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4340                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4341                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4342                 }
4343         }
4344         if (pa) {
4345                 /*
4346                  * We want to add the pa to the right bucket.
4347                  * Remove it from the list and while adding
4348                  * make sure the list to which we are adding
4349                  * doesn't grow big.
4350                  */
4351                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4352                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4353                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4354                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4355                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4356                 }
4357                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4358         }
4359         if (ac->ac_bitmap_page)
4360                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4361         if (ac->ac_buddy_page)
4362                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4363         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4364                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4365         ext4_mb_collect_stats(ac);
4366         return 0;
4367 }
4368
4369 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4370 {
4371         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4372         int ret;
4373         int freed = 0;
4374
4375         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4376         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4377                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4378                 freed += ret;
4379                 needed -= ret;
4380         }
4381
4382         return freed;
4383 }
4384
4385 /*
4386  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4387  * it tries to use preallocation first, then falls back
4388  * to usual allocation
4389  */
4390 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4391                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4392 {
4393         int freed;
4394         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4395         struct ext4_sb_info *sbi;
4396         struct super_block *sb;
4397         ext4_fsblk_t block = 0;
4398         unsigned int inquota = 0;
4399         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4400
4401         might_sleep();
4402         sb = ar->inode->i_sb;
4403         sbi = EXT4_SB(sb);
4404
4405         trace_ext4_request_blocks(ar);
4406
4407         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4408         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4409                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4410
4411         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4412                 /* Without delayed allocation we need to verify
4413                  * there is enough free blocks to do block allocation
4414                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4415                  */
4416                 while (ar->len &&
4417                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4418
4419                         /* let others to free the space */
4420                         cond_resched();
4421                         ar->len = ar->len >> 1;
4422                 }
4423                 if (!ar->len) {
4424                         *errp = -ENOSPC;
4425                         return 0;
4426                 }
4427                 reserv_clstrs = ar->len;
4428                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4429                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4430                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4431                 } else {
4432                         while (ar->len &&
4433                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4434                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4435
4436                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4437                                 ar->len--;
4438                         }
4439                 }
4440                 inquota = ar->len;
4441                 if (ar->len == 0) {
4442                         *errp = -EDQUOT;
4443                         goto out;
4444                 }
4445         }
4446
4447         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4448         if (!ac) {
4449                 ar->len = 0;
4450                 *errp = -ENOMEM;
4451                 goto out;
4452         }
4453
4454         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4455         if (*errp) {
4456                 ar->len = 0;
4457                 goto out;
4458         }
4459
4460         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4461         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4462                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4463                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4464 repeat:
4465                 /* allocate space in core */
4466                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4467                 if (*errp)
4468                         goto discard_and_exit;
4469
4470                 /* as we've just preallocated more space than
4471                  * user requested originally, we store allocated
4472                  * space in a special descriptor */
4473                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4474                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4475                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4476                 if (*errp) {
4477                 discard_and_exit:
4478                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4479                         goto errout;
4480                 }
4481         }
4482         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4483                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4484                 if (*errp == -EAGAIN) {
4485                         /*
4486                          * drop the reference that we took
4487                          * in ext4_mb_use_best_found
4488                          */
4489                         ext4_mb_release_context(ac);
4490                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4491                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4492                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4493                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4494                         goto repeat;
4495                 } else if (*errp) {
4496                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4497                         goto errout;
4498                 } else {
4499                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4500                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4501                 }
4502         } else {
4503                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4504                 if (freed)
4505                         goto repeat;
4506                 *errp = -ENOSPC;
4507         }
4508
4509 errout:
4510         if (*errp) {
4511                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4512                 ar->len = 0;
4513                 ext4_mb_show_ac(ac);
4514         }
4515         ext4_mb_release_context(ac);
4516 out:
4517         if (ac)
4518                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4519         if (inquota && ar->len < inquota)
4520                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4521         if (!ar->len) {
4522                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4523                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4524                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4525                                                 reserv_clstrs);
4526         }
4527
4528         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4529
4530         return block;
4531 }
4532
4533 /*
4534  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4535  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4536  * AND the blocks are associated with the same group.
4537  */
4538 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4539                         struct ext4_free_data *entry2)
4540 {
4541         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4542             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4543             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4544                 return 1;
4545         return 0;
4546 }
4547
4548 static noinline_for_stack int
4549 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4550                       struct ext4_free_data *new_entry)
4551 {
4552         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4553         ext4_grpblk_t cluster;
4554         struct ext4_free_data *entry;
4555         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4557         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4558         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4559         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4560
4561         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4562         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4563         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4564
4565         new_node = &new_entry->efd_node;
4566         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4567
4568         if (!*n) {
4569                 /* first free block exent. We need to
4570                    protect buddy cache from being freed,
4571                  * otherwise we'll refresh it from
4572                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4573                  * blocks */
4574                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4575                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4576         }
4577         while (*n) {
4578                 parent = *n;
4579                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4580                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4581                         n = &(*n)->rb_left;
4582                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4583                         n = &(*n)->rb_right;
4584                 else {
4585                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4586                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4587                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4588                                 "Block already on to-be-freed list");
4589                         return 0;
4590                 }
4591         }
4592
4593         rb_link_node(new_node, parent, n);
4594         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4595
4596         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4597         node = rb_prev(new_node);
4598         if (node) {
4599                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4600                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4601                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4602                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4603                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4604                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4605                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4606                 }
4607         }
4608
4609         node = rb_next(new_node);
4610         if (node) {
4611                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4612                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4613                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4614                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4615                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4616                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4617                 }
4618         }
4619         /* Add the extent to transaction's private list */
4620         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4621                                   &new_entry->efd_jce);
4622         return 0;
4623 }
4624
4625 /**
4626  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4627  * @handle:             handle for this transaction
4628  * @inode:              inode
4629  * @block:              start physical block to free
4630  * @count:              number of blocks to count
4631  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4632  */
4633 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4634                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4635                       unsigned long count, int flags)
4636 {
4637         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4638         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4639         struct ext4_group_desc *gdp;
4640         unsigned int overflow;
4641         ext4_grpblk_t bit;
4642         struct buffer_head *gd_bh;
4643         ext4_group_t block_group;
4644         struct ext4_sb_info *sbi;
4645         struct ext4_buddy e4b;
4646         unsigned int count_clusters;
4647         int err = 0;
4648         int ret;
4649
4650         might_sleep();
4651         if (bh) {
4652                 if (block)
4653                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4654                 else
4655                         block = bh->b_blocknr;
4656         }
4657
4658         sbi = EXT4_SB(sb);
4659         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4660             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4661                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4662                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4663                 goto error_return;
4664         }
4665
4666         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4667         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4668
4669         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4670                 struct buffer_head *tbh = bh;
4671                 int i;
4672
4673                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4674
4675                 for (i = 0; i < count; i++) {
4676                         cond_resched();
4677                         if (!bh)
4678                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4679                                                         block + i);
4680                         if (!tbh)
4681                                 continue;
4682                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4683                                     inode, tbh, block + i);
4684                 }
4685         }
4686
4687         /*
4688          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4689          * after the transaction is committed, which we can do by
4690          * treating the block as metadata, below.  We make an
4691          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4692          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4693          */
4694         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4695                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4696
4697         /*
4698          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4699          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4700          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4701          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4702          * requested to avoid doing so.
4703          */
4704         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4705         if (overflow) {
4706                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4707                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4708                         block += overflow;
4709                         if (count > overflow)
4710                                 count -= overflow;
4711                         else
4712                                 return;
4713                 } else {
4714                         block -= overflow;
4715                         count += overflow;
4716                 }
4717         }
4718         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4719         if (overflow) {
4720                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4721                         if (count > overflow)
4722                                 count -= overflow;
4723                         else
4724                                 return;
4725                 } else
4726                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4727         }
4728
4729 do_more:
4730         overflow = 0;
4731         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4732
4733         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4734                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4735                 return;
4736
4737         /*
4738          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4739          * boundary.
4740          */
4741         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4742                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4743                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4744                 count -= overflow;
4745         }
4746         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4747         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4748         if (!bitmap_bh) {
4749                 err = -EIO;
4750                 goto error_return;
4751         }
4752         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4753         if (!gdp) {
4754                 err = -EIO;
4755                 goto error_return;
4756         }
4757
4758         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4759             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4760             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4761                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4762             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4763                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4764
4765                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4766                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4767                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4768                 goto error_return;
4769         }
4770
4771         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4772         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4773         if (err)
4774                 goto error_return;
4775
4776         /*
4777          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4778          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4779          * using it
4780          */
4781         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4782         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4783         if (err)
4784                 goto error_return;
4785 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4786         {
4787                 int i;
4788                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4789                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4790         }
4791 #endif
4792         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4793
4794         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4795         if (err)
4796                 goto error_return;
4797
4798         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4799                 struct ext4_free_data *new_entry;
4800                 /*
4801                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4802                  * be used until this transaction is committed
4803                  */
4804         retry:
4805                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4806                 if (!new_entry) {
4807                         /*
4808                          * We use a retry loop because
4809                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4810                          */
4811                         cond_resched();
4812                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4813                         goto retry;
4814                 }
4815                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4816                 new_entry->efd_group = block_group;
4817                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4818                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4819
4820                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4821                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4822                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4823         } else {
4824                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4825                  * with group lock held. generate_buddy look at
4826                  * them with group lock_held
4827                  */
4828                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4829                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4830                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4831                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4832                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4833                                          " with %d", block_group, bit, count,
4834                                          err);
4835                 } else
4836                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4837
4838                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4839                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4840                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4841         }
4842
4843         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4844         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4845         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4846         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4847         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4848
4849         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4850                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4851                 atomic64_add(count_clusters,
4852                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4853         }
4854
4855         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4856                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4857         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4858
4859         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4860
4861         /* We dirtied the bitmap block */
4862         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4863         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4864
4865         /* And the group descriptor block */
4866         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4867         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4868         if (!err)
4869                 err = ret;
4870
4871         if (overflow && !err) {
4872                 block += count;
4873                 count = overflow;
4874                 put_bh(bitmap_bh);
4875                 goto do_more;
4876         }
4877 error_return:
4878         brelse(bitmap_bh);
4879         ext4_std_error(sb, err);
4880         return;
4881 }
4882
4883 /**
4884  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4885  * @handle:                     handle to this transaction
4886  * @sb:                         super block
4887  * @block:                      start physical block to add to the block group
4888  * @count:                      number of blocks to free
4889  *
4890  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4891  */
4892 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4893                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4894 {
4895         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4896         struct buffer_head *gd_bh;
4897         ext4_group_t block_group;
4898         ext4_grpblk_t bit;
4899         unsigned int i;
4900         struct ext4_group_desc *desc;
4901         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4902         struct ext4_buddy e4b;
4903         int err = 0, ret, blk_free_count;
4904         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4905
4906         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4907
4908         if (count == 0)
4909                 return 0;
4910
4911         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4912         /*
4913          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4914          * boundary.
4915          */
4916         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4917                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4918                              block_group);
4919                 err = -EINVAL;
4920                 goto error_return;
4921         }
4922
4923         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4924         if (!bitmap_bh) {
4925                 err = -EIO;
4926                 goto error_return;
4927         }
4928
4929         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4930         if (!desc) {
4931                 err = -EIO;
4932                 goto error_return;
4933         }
4934
4935         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4936             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4937             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4938             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4939                      sbi->s_itb_per_group)) {
4940                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4941                            "Block = %llu, count = %lu",
4942                            block, count);
4943                 err = -EINVAL;
4944                 goto error_return;
4945         }
4946
4947         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4948         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4949         if (err)
4950                 goto error_return;
4951
4952         /*
4953          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4954          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4955          * using it
4956          */
4957         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4958         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4959         if (err)
4960                 goto error_return;
4961
4962         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4963                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4964                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4965                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4966                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4967                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4968                 } else {
4969                         blocks_freed++;
4970                 }
4971         }
4972
4973         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4974         if (err)
4975                 goto error_return;
4976
4977         /*
4978          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4979          * with group lock held. generate_buddy look at
4980          * them with group lock_held
4981          */
4982         ext4_lock_group(sb, block_group);
4983         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4984         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4985         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4986         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4987         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4988         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4989         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4990         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4991                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4992
4993         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4994                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4995                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4996                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4997         }
4998
4999         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5000
5001         /* We dirtied the bitmap block */
5002         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5003         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5004
5005         /* And the group descriptor block */
5006         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5007         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5008         if (!err)
5009                 err = ret;
5010
5011 error_return:
5012         brelse(bitmap_bh);
5013         ext4_std_error(sb, err);
5014         return err;
5015 }
5016
5017 /**
5018  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5019  * @sb:         super block for the file system
5020  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5021  * @count:      number of blocks to TRIM
5022  * @group:      alloc. group we are working with
5023  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5024  *
5025  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5026  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5027  * be called with under the group lock.
5028  */
5029 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5030                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5031 __releases(bitlock)
5032 __acquires(bitlock)
5033 {
5034         struct ext4_free_extent ex;
5035         int ret = 0;
5036
5037         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5038
5039         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5040
5041         ex.fe_start = start;
5042         ex.fe_group = group;
5043         ex.fe_len = count;
5044
5045         /*
5046          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5047          * being trimmed.
5048          */
5049         mb_mark_used(e4b, &ex);
5050         ext4_unlock_group(sb, group);
5051         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5052         ext4_lock_group(sb, group);
5053         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5054         return ret;
5055 }
5056
5057 /**
5058  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5059  * @sb:                 super block for file system
5060  * @group:              group to be trimmed
5061  * @start:              first group block to examine
5062  * @max:                last group block to examine
5063  * @minblocks:          minimum extent block count
5064  *
5065  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5066  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5067  * the extent.
5068  *
5069  *
5070  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5071  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5072  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5073  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5074  */
5075 static ext4_grpblk_t
5076 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5077                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5078                    ext4_grpblk_t minblocks)
5079 {
5080         void *bitmap;
5081         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5082         struct ext4_buddy e4b;
5083         int ret = 0;
5084
5085         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5086
5087         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5088         if (ret) {
5089                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5090                                 "information for %u", group);
5091                 return ret;
5092         }
5093         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5094
5095         ext4_lock_group(sb, group);
5096         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5097             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5098                 goto out;
5099
5100         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5101                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5102
5103         while (start <= max) {
5104                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5105                 if (start > max)
5106                         break;
5107                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5108
5109                 if ((next - start) >= minblocks) {
5110                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5111                                                next - start, group, &e4b);
5112                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5113                                 break;
5114                         ret = 0;
5115                         count += next - start;
5116                 }
5117                 free_count += next - start;
5118                 start = next + 1;
5119
5120                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5121                         count = -ERESTARTSYS;
5122                         break;
5123                 }
5124
5125                 if (need_resched()) {
5126                         ext4_unlock_group(sb, group);
5127                         cond_resched();
5128                         ext4_lock_group(sb, group);
5129                 }
5130
5131                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5132                         break;
5133         }
5134
5135         if (!ret) {
5136                 ret = count;
5137                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5138         }
5139 out:
5140         ext4_unlock_group(sb, group);
5141         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5142
5143         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5144                 count, group);
5145
5146         return ret;
5147 }
5148
5149 /**
5150  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5151  * @sb:                 superblock for filesystem
5152  * @range:              fstrim_range structure
5153  *
5154  * start:       First Byte to trim
5155  * len:         number of Bytes to trim from start
5156  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5157  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5158  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5159  * is invoked to trim all free space.
5160  */
5161 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5162 {
5163         struct ext4_group_info *grp;
5164         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5165         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5166         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5167         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5168                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5169         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5170         int ret = 0;
5171
5172         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5173         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5174         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5175                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5176
5177         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5178             start >= max_blks ||
5179             range->len < sb->s_blocksize)
5180                 return -EINVAL;
5181         if (end >= max_blks)
5182                 end = max_blks - 1;
5183         if (end <= first_data_blk)
5184                 goto out;
5185         if (start < first_data_blk)
5186                 start = first_data_blk;
5187
5188         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5189         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5190                                      &first_group, &first_cluster);
5191         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5192                                      &last_group, &last_cluster);
5193
5194         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5195         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5196
5197         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5198                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5199                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5200                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5201                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5202                         if (ret)
5203                                 break;
5204                 }
5205
5206                 /*
5207                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5208                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5209                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5210                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5211                  */
5212                 if (group == last_group)
5213                         end = last_cluster;
5214
5215                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5216                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5217                                                 end, minlen);
5218                         if (cnt < 0) {
5219                                 ret = cnt;
5220                                 break;
5221                         }
5222                         trimmed += cnt;
5223                 }
5224
5225                 /*
5226                  * For every group except the first one, we are sure
5227                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5228                  */
5229                 first_cluster = 0;
5230         }
5231
5232         if (!ret)
5233                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5234
5235 out:
5236         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5237         return ret;
5238 }