fs/ext4/extents_status.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  fs/ext4/extents_status.c
   4  *
   5  * Written by Yongqiang Yang <xiaoqiangnk@gmail.com>
   6  * Modified by
   7  *      Allison Henderson <achender@linux.vnet.ibm.com>
   8  *      Hugh Dickins <hughd@google.com>
   9  *      Zheng Liu <wenqing.lz@taobao.com>
  10  *
  11  * Ext4 extents status tree core functions.
  12  */
  13 #include <linux/list_sort.h>
  14 #include <linux/proc_fs.h>
  15 #include <linux/seq_file.h>
  16 #include "ext4.h"
  17
  18 #include <trace/events/ext4.h>
  19
  20 /*
  21  * According to previous discussion in Ext4 Developer Workshop, we
  22  * will introduce a new structure called io tree to track all extent
  23  * status in order to solve some problems that we have met
  24  * (e.g. Reservation space warning), and provide extent-level locking.
  25  * Delay extent tree is the first step to achieve this goal.  It is
  26  * original built by Yongqiang Yang.  At that time it is called delay
  27  * extent tree, whose goal is only track delayed extents in memory to
  28  * simplify the implementation of fiemap and bigalloc, and introduce
  29  * lseek SEEK_DATA/SEEK_HOLE support.  That is why it is still called
  30  * delay extent tree at the first commit.  But for better understand
  31  * what it does, it has been rename to extent status tree.
  32  *
  33  * Step1:
  34  * Currently the first step has been done.  All delayed extents are
  35  * tracked in the tree.  It maintains the delayed extent when a delayed
  36  * allocation is issued, and the delayed extent is written out or
  37  * invalidated.  Therefore the implementation of fiemap and bigalloc
  38  * are simplified, and SEEK_DATA/SEEK_HOLE are introduced.
  39  *
  40  * The following comment describes the implemenmtation of extent
  41  * status tree and future works.
  42  *
  43  * Step2:
  44  * In this step all extent status are tracked by extent status tree.
  45  * Thus, we can first try to lookup a block mapping in this tree before
  46  * finding it in extent tree.  Hence, single extent cache can be removed
  47  * because extent status tree can do a better job.  Extents in status
  48  * tree are loaded on-demand.  Therefore, the extent status tree may not
  49  * contain all of the extents in a file.  Meanwhile we define a shrinker
  50  * to reclaim memory from extent status tree because fragmented extent
  51  * tree will make status tree cost too much memory.  written/unwritten/-
  52  * hole extents in the tree will be reclaimed by this shrinker when we
  53  * are under high memory pressure.  Delayed extents will not be
  54  * reclimed because fiemap, bigalloc, and seek_data/hole need it.
  55  */
  56
  57 /*
  58  * Extent status tree implementation for ext4.
  59  *
  60  *
  61  * ==========================================================================
  62  * Extent status tree tracks all extent status.
  63  *
  64  * 1. Why we need to implement extent status tree?
  65  *
  66  * Without extent status tree, ext4 identifies a delayed extent by looking
  67  * up page cache, this has several deficiencies - complicated, buggy,
  68  * and inefficient code.
  69  *
  70  * FIEMAP, SEEK_HOLE/DATA, bigalloc, and writeout all need to know if a
  71  * block or a range of blocks are belonged to a delayed extent.
  72  *
  73  * Let us have a look at how they do without extent status tree.
  74  *   -- FIEMAP
  75  *      FIEMAP looks up page cache to identify delayed allocations from holes.
  76  *
  77  *   -- SEEK_HOLE/DATA
  78  *      SEEK_HOLE/DATA has the same problem as FIEMAP.
  79  *
  80  *   -- bigalloc
  81  *      bigalloc looks up page cache to figure out if a block is
  82  *      already under delayed allocation or not to determine whether
  83  *      quota reserving is needed for the cluster.
  84  *
  85  *   -- writeout
  86  *      Writeout looks up whole page cache to see if a buffer is
  87  *      mapped, If there are not very many delayed buffers, then it is
  88  *      time consuming.
  89  *
  90  * With extent status tree implementation, FIEMAP, SEEK_HOLE/DATA,
  91  * bigalloc and writeout can figure out if a block or a range of
  92  * blocks is under delayed allocation(belonged to a delayed extent) or
  93  * not by searching the extent tree.
  94  *
  95  *
  96  * ==========================================================================
  97  * 2. Ext4 extent status tree impelmentation
  98  *
  99  *   -- extent
 100  *      A extent is a range of blocks which are contiguous logically and
 101  *      physically.  Unlike extent in extent tree, this extent in ext4 is
 102  *      a in-memory struct, there is no corresponding on-disk data.  There
 103  *      is no limit on length of extent, so an extent can contain as many
 104  *      blocks as they are contiguous logically and physically.
 105  *
 106  *   -- extent status tree
 107  *      Every inode has an extent status tree and all allocation blocks
 108  *      are added to the tree with different status.  The extent in the
 109  *      tree are ordered by logical block no.
 110  *
 111  *   -- operations on a extent status tree
 112  *      There are three important operations on a delayed extent tree: find
 113  *      next extent, adding a extent(a range of blocks) and removing a extent.
 114  *
 115  *   -- race on a extent status tree
 116  *      Extent status tree is protected by inode->i_es_lock.
 117  *
 118  *   -- memory consumption
 119  *      Fragmented extent tree will make extent status tree cost too much
 120  *      memory.  Hence, we will reclaim written/unwritten/hole extents from
 121  *      the tree under a heavy memory pressure.
 122  *
 123  *
 124  * ==========================================================================
 125  * 3. Performance analysis
 126  *
 127  *   -- overhead
 128  *      1. There is a cache extent for write access, so if writes are
 129  *      not very random, adding space operaions are in O(1) time.
 130  *
 131  *   -- gain
 132  *      2. Code is much simpler, more readable, more maintainable and
 133  *      more efficient.
 134  *
 135  *
 136  * ==========================================================================
 137  * 4. TODO list
 138  *
 139  *   -- Refactor delayed space reservation
 140  *
 141  *   -- Extent-level locking
 142  */
 143
 144 static struct kmem_cache *ext4_es_cachep;
 145 static struct kmem_cache *ext4_pending_cachep;
 146
 147 static int __es_insert_extent(struct inode *inode, struct extent_status *newes);
 148 static int __es_remove_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 149                               ext4_lblk_t end, int *reserved);
 150 static int es_reclaim_extents(struct ext4_inode_info *ei, int *nr_to_scan);
 151 static int __es_shrink(struct ext4_sb_info *sbi, int nr_to_scan,
 152                        struct ext4_inode_info *locked_ei);
 153 static void __revise_pending(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 154                              ext4_lblk_t len);
 155
 156 int __init ext4_init_es(void)
 157 {
 158         ext4_es_cachep = kmem_cache_create("ext4_extent_status",
 159                                            sizeof(struct extent_status),
 160                                            0, (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT), NULL);
 161         if (ext4_es_cachep == NULL)
 162                 return -ENOMEM;
 163         return 0;
 164 }
 165
 166 void ext4_exit_es(void)
 167 {
 168         kmem_cache_destroy(ext4_es_cachep);
 169 }
 170
 171 void ext4_es_init_tree(struct ext4_es_tree *tree)
 172 {
 173         tree->root = RB_ROOT;
 174         tree->cache_es = NULL;
 175 }
 176
 177 #ifdef ES_DEBUG__
 178 static void ext4_es_print_tree(struct inode *inode)
 179 {
 180         struct ext4_es_tree *tree;
 181         struct rb_node *node;
 182
 183         printk(KERN_DEBUG "status extents for inode %lu:", inode->i_ino);
 184         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 185         node = rb_first(&tree->root);
 186         while (node) {
 187                 struct extent_status *es;
 188                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 189                 printk(KERN_DEBUG " [%u/%u) %llu %x",
 190                        es->es_lblk, es->es_len,
 191                        ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 192                 node = rb_next(node);
 193         }
 194         printk(KERN_DEBUG "\n");
 195 }
 196 #else
 197 #define ext4_es_print_tree(inode)
 198 #endif
 199
 200 static inline ext4_lblk_t ext4_es_end(struct extent_status *es)
 201 {
 202         BUG_ON(es->es_lblk + es->es_len < es->es_lblk);
 203         return es->es_lblk + es->es_len - 1;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * search through the tree for an delayed extent with a given offset.  If
 208  * it can't be found, try to find next extent.
 209  */
 210 static struct extent_status *__es_tree_search(struct rb_root *root,
 211                                               ext4_lblk_t lblk)
 212 {
 213         struct rb_node *node = root->rb_node;
 214         struct extent_status *es = NULL;
 215
 216         while (node) {
 217                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 218                 if (lblk < es->es_lblk)
 219                         node = node->rb_left;
 220                 else if (lblk > ext4_es_end(es))
 221                         node = node->rb_right;
 222                 else
 223                         return es;
 224         }
 225
 226         if (es && lblk < es->es_lblk)
 227                 return es;
 228
 229         if (es && lblk > ext4_es_end(es)) {
 230                 node = rb_next(&es->rb_node);
 231                 return node ? rb_entry(node, struct extent_status, rb_node) :
 232                               NULL;
 233         }
 234
 235         return NULL;
 236 }
 237
 238 /*
 239  * ext4_es_find_extent_range - find extent with specified status within block
 240  *                             range or next extent following block range in
 241  *                             extents status tree
 242  *
 243  * @inode - file containing the range
 244  * @matching_fn - pointer to function that matches extents with desired status
 245  * @lblk - logical block defining start of range
 246  * @end - logical block defining end of range
 247  * @es - extent found, if any
 248  *
 249  * Find the first extent within the block range specified by @lblk and @end
 250  * in the extents status tree that satisfies @matching_fn.  If a match
 251  * is found, it's returned in @es.  If not, and a matching extent is found
 252  * beyond the block range, it's returned in @es.  If no match is found, an
 253  * extent is returned in @es whose es_lblk, es_len, and es_pblk components
 254  * are 0.
 255  */
 256 static void __es_find_extent_range(struct inode *inode,
 257                                    int (*matching_fn)(struct extent_status *es),
 258                                    ext4_lblk_t lblk, ext4_lblk_t end,
 259                                    struct extent_status *es)
 260 {
 261         struct ext4_es_tree *tree = NULL;
 262         struct extent_status *es1 = NULL;
 263         struct rb_node *node;
 264
 265         WARN_ON(es == NULL);
 266         WARN_ON(end < lblk);
 267
 268         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 269
 270         /* see if the extent has been cached */
 271         es->es_lblk = es->es_len = es->es_pblk = 0;
 272         es1 = READ_ONCE(tree->cache_es);
 273         if (es1 && in_range(lblk, es1->es_lblk, es1->es_len)) {
 274                 es_debug("%u cached by [%u/%u) %llu %x\n",
 275                          lblk, es1->es_lblk, es1->es_len,
 276                          ext4_es_pblock(es1), ext4_es_status(es1));
 277                 goto out;
 278         }
 279
 280         es1 = __es_tree_search(&tree->root, lblk);
 281
 282 out:
 283         if (es1 && !matching_fn(es1)) {
 284                 while ((node = rb_next(&es1->rb_node)) != NULL) {
 285                         es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 286                         if (es1->es_lblk > end) {
 287                                 es1 = NULL;
 288                                 break;
 289                         }
 290                         if (matching_fn(es1))
 291                                 break;
 292                 }
 293         }
 294
 295         if (es1 && matching_fn(es1)) {
 296                 WRITE_ONCE(tree->cache_es, es1);
 297                 es->es_lblk = es1->es_lblk;
 298                 es->es_len = es1->es_len;
 299                 es->es_pblk = es1->es_pblk;
 300         }
 301
 302 }
 303
 304 /*
 305  * Locking for __es_find_extent_range() for external use
 306  */
 307 void ext4_es_find_extent_range(struct inode *inode,
 308                                int (*matching_fn)(struct extent_status *es),
 309                                ext4_lblk_t lblk, ext4_lblk_t end,
 310                                struct extent_status *es)
 311 {
 312         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
 313                 return;
 314
 315         trace_ext4_es_find_extent_range_enter(inode, lblk);
 316
 317         read_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 318         __es_find_extent_range(inode, matching_fn, lblk, end, es);
 319         read_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 320
 321         trace_ext4_es_find_extent_range_exit(inode, es);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * __es_scan_range - search block range for block with specified status
 326  *                   in extents status tree
 327  *
 328  * @inode - file containing the range
 329  * @matching_fn - pointer to function that matches extents with desired status
 330  * @lblk - logical block defining start of range
 331  * @end - logical block defining end of range
 332  *
 333  * Returns true if at least one block in the specified block range satisfies
 334  * the criterion specified by @matching_fn, and false if not.  If at least
 335  * one extent has the specified status, then there is at least one block
 336  * in the cluster with that status.  Should only be called by code that has
 337  * taken i_es_lock.
 338  */
 339 static bool __es_scan_range(struct inode *inode,
 340                             int (*matching_fn)(struct extent_status *es),
 341                             ext4_lblk_t start, ext4_lblk_t end)
 342 {
 343         struct extent_status es;
 344
 345         __es_find_extent_range(inode, matching_fn, start, end, &es);
 346         if (es.es_len == 0)
 347                 return false;   /* no matching extent in the tree */
 348         else if (es.es_lblk <= start &&
 349                  start < es.es_lblk + es.es_len)
 350                 return true;
 351         else if (start <= es.es_lblk && es.es_lblk <= end)
 352                 return true;
 353         else
 354                 return false;
 355 }
 356 /*
 357  * Locking for __es_scan_range() for external use
 358  */
 359 bool ext4_es_scan_range(struct inode *inode,
 360                         int (*matching_fn)(struct extent_status *es),
 361                         ext4_lblk_t lblk, ext4_lblk_t end)
 362 {
 363         bool ret;
 364
 365         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
 366                 return false;
 367
 368         read_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 369         ret = __es_scan_range(inode, matching_fn, lblk, end);
 370         read_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 371
 372         return ret;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * __es_scan_clu - search cluster for block with specified status in
 377  *                 extents status tree
 378  *
 379  * @inode - file containing the cluster
 380  * @matching_fn - pointer to function that matches extents with desired status
 381  * @lblk - logical block in cluster to be searched
 382  *
 383  * Returns true if at least one extent in the cluster containing @lblk
 384  * satisfies the criterion specified by @matching_fn, and false if not.  If at
 385  * least one extent has the specified status, then there is at least one block
 386  * in the cluster with that status.  Should only be called by code that has
 387  * taken i_es_lock.
 388  */
 389 static bool __es_scan_clu(struct inode *inode,
 390                           int (*matching_fn)(struct extent_status *es),
 391                           ext4_lblk_t lblk)
 392 {
 393         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
 394         ext4_lblk_t lblk_start, lblk_end;
 395
 396         lblk_start = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, lblk);
 397         lblk_end = lblk_start + sbi->s_cluster_ratio - 1;
 398
 399         return __es_scan_range(inode, matching_fn, lblk_start, lblk_end);
 400 }
 401
 402 /*
 403  * Locking for __es_scan_clu() for external use
 404  */
 405 bool ext4_es_scan_clu(struct inode *inode,
 406                       int (*matching_fn)(struct extent_status *es),
 407                       ext4_lblk_t lblk)
 408 {
 409         bool ret;
 410
 411         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
 412                 return false;
 413
 414         read_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 415         ret = __es_scan_clu(inode, matching_fn, lblk);
 416         read_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 417
 418         return ret;
 419 }
 420
 421 static void ext4_es_list_add(struct inode *inode)
 422 {
 423         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 424         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
 425
 426         if (!list_empty(&ei->i_es_list))
 427                 return;
 428
 429         spin_lock(&sbi->s_es_lock);
 430         if (list_empty(&ei->i_es_list)) {
 431                 list_add_tail(&ei->i_es_list, &sbi->s_es_list);
 432                 sbi->s_es_nr_inode++;
 433         }
 434         spin_unlock(&sbi->s_es_lock);
 435 }
 436
 437 static void ext4_es_list_del(struct inode *inode)
 438 {
 439         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 440         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
 441
 442         spin_lock(&sbi->s_es_lock);
 443         if (!list_empty(&ei->i_es_list)) {
 444                 list_del_init(&ei->i_es_list);
 445                 sbi->s_es_nr_inode--;
 446                 WARN_ON_ONCE(sbi->s_es_nr_inode < 0);
 447         }
 448         spin_unlock(&sbi->s_es_lock);
 449 }
 450
 451 static struct extent_status *
 452 ext4_es_alloc_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk, ext4_lblk_t len,
 453                      ext4_fsblk_t pblk)
 454 {
 455         struct extent_status *es;
 456         es = kmem_cache_alloc(ext4_es_cachep, GFP_ATOMIC);
 457         if (es == NULL)
 458                 return NULL;
 459         es->es_lblk = lblk;
 460         es->es_len = len;
 461         es->es_pblk = pblk;
 462
 463         /*
 464          * We don't count delayed extent because we never try to reclaim them
 465          */
 466         if (!ext4_es_is_delayed(es)) {
 467                 if (!EXT4_I(inode)->i_es_shk_nr++)
 468                         ext4_es_list_add(inode);
 469                 percpu_counter_inc(&EXT4_SB(inode->i_sb)->
 470                                         s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
 471         }
 472
 473         EXT4_I(inode)->i_es_all_nr++;
 474         percpu_counter_inc(&EXT4_SB(inode->i_sb)->s_es_stats.es_stats_all_cnt);
 475
 476         return es;
 477 }
 478
 479 static void ext4_es_free_extent(struct inode *inode, struct extent_status *es)
 480 {
 481         EXT4_I(inode)->i_es_all_nr--;
 482         percpu_counter_dec(&EXT4_SB(inode->i_sb)->s_es_stats.es_stats_all_cnt);
 483
 484         /* Decrease the shrink counter when this es is not delayed */
 485         if (!ext4_es_is_delayed(es)) {
 486                 BUG_ON(EXT4_I(inode)->i_es_shk_nr == 0);
 487                 if (!--EXT4_I(inode)->i_es_shk_nr)
 488                         ext4_es_list_del(inode);
 489                 percpu_counter_dec(&EXT4_SB(inode->i_sb)->
 490                                         s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
 491         }
 492
 493         kmem_cache_free(ext4_es_cachep, es);
 494 }
 495
 496 /*
 497  * Check whether or not two extents can be merged
 498  * Condition:
 499  *  - logical block number is contiguous
 500  *  - physical block number is contiguous
 501  *  - status is equal
 502  */
 503 static int ext4_es_can_be_merged(struct extent_status *es1,
 504                                  struct extent_status *es2)
 505 {
 506         if (ext4_es_type(es1) != ext4_es_type(es2))
 507                 return 0;
 508
 509         if (((__u64) es1->es_len) + es2->es_len > EXT_MAX_BLOCKS) {
 510                 pr_warn("ES assertion failed when merging extents. "
 511                         "The sum of lengths of es1 (%d) and es2 (%d) "
 512                         "is bigger than allowed file size (%d)\n",
 513                         es1->es_len, es2->es_len, EXT_MAX_BLOCKS);
 514                 WARN_ON(1);
 515                 return 0;
 516         }
 517
 518         if (((__u64) es1->es_lblk) + es1->es_len != es2->es_lblk)
 519                 return 0;
 520
 521         if ((ext4_es_is_written(es1) || ext4_es_is_unwritten(es1)) &&
 522             (ext4_es_pblock(es1) + es1->es_len == ext4_es_pblock(es2)))
 523                 return 1;
 524
 525         if (ext4_es_is_hole(es1))
 526                 return 1;
 527
 528         /* we need to check delayed extent is without unwritten status */
 529         if (ext4_es_is_delayed(es1) && !ext4_es_is_unwritten(es1))
 530                 return 1;
 531
 532         return 0;
 533 }
 534
 535 static struct extent_status *
 536 ext4_es_try_to_merge_left(struct inode *inode, struct extent_status *es)
 537 {
 538         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 539         struct extent_status *es1;
 540         struct rb_node *node;
 541
 542         node = rb_prev(&es->rb_node);
 543         if (!node)
 544                 return es;
 545
 546         es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 547         if (ext4_es_can_be_merged(es1, es)) {
 548                 es1->es_len += es->es_len;
 549                 if (ext4_es_is_referenced(es))
 550                         ext4_es_set_referenced(es1);
 551                 rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
 552                 ext4_es_free_extent(inode, es);
 553                 es = es1;
 554         }
 555
 556         return es;
 557 }
 558
 559 static struct extent_status *
 560 ext4_es_try_to_merge_right(struct inode *inode, struct extent_status *es)
 561 {
 562         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 563         struct extent_status *es1;
 564         struct rb_node *node;
 565
 566         node = rb_next(&es->rb_node);
 567         if (!node)
 568                 return es;
 569
 570         es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 571         if (ext4_es_can_be_merged(es, es1)) {
 572                 es->es_len += es1->es_len;
 573                 if (ext4_es_is_referenced(es1))
 574                         ext4_es_set_referenced(es);
 575                 rb_erase(node, &tree->root);
 576                 ext4_es_free_extent(inode, es1);
 577         }
 578
 579         return es;
 580 }
 581
 582 #ifdef ES_AGGRESSIVE_TEST
 583 #include "ext4_extents.h"       /* Needed when ES_AGGRESSIVE_TEST is defined */
 584
 585 static void ext4_es_insert_extent_ext_check(struct inode *inode,
 586                                             struct extent_status *es)
 587 {
 588         struct ext4_ext_path *path = NULL;
 589         struct ext4_extent *ex;
 590         ext4_lblk_t ee_block;
 591         ext4_fsblk_t ee_start;
 592         unsigned short ee_len;
 593         int depth, ee_status, es_status;
 594
 595         path = ext4_find_extent(inode, es->es_lblk, NULL, EXT4_EX_NOCACHE);
 596         if (IS_ERR(path))
 597                 return;
 598
 599         depth = ext_depth(inode);
 600         ex = path[depth].p_ext;
 601
 602         if (ex) {
 603
 604                 ee_block = le32_to_cpu(ex->ee_block);
 605                 ee_start = ext4_ext_pblock(ex);
 606                 ee_len = ext4_ext_get_actual_len(ex);
 607
 608                 ee_status = ext4_ext_is_unwritten(ex) ? 1 : 0;
 609                 es_status = ext4_es_is_unwritten(es) ? 1 : 0;
 610
 611                 /*
 612                  * Make sure ex and es are not overlap when we try to insert
 613                  * a delayed/hole extent.
 614                  */
 615                 if (!ext4_es_is_written(es) && !ext4_es_is_unwritten(es)) {
 616                         if (in_range(es->es_lblk, ee_block, ee_len)) {
 617                                 pr_warn("ES insert assertion failed for "
 618                                         "inode: %lu we can find an extent "
 619                                         "at block [%d/%d/%llu/%c], but we "
 620                                         "want to add a delayed/hole extent "
 621                                         "[%d/%d/%llu/%x]\n",
 622                                         inode->i_ino, ee_block, ee_len,
 623                                         ee_start, ee_status ? 'u' : 'w',
 624                                         es->es_lblk, es->es_len,
 625                                         ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 626                         }
 627                         goto out;
 628                 }
 629
 630                 /*
 631                  * We don't check ee_block == es->es_lblk, etc. because es
 632                  * might be a part of whole extent, vice versa.
 633                  */
 634                 if (es->es_lblk < ee_block ||
 635                     ext4_es_pblock(es) != ee_start + es->es_lblk - ee_block) {
 636                         pr_warn("ES insert assertion failed for inode: %lu "
 637                                 "ex_status [%d/%d/%llu/%c] != "
 638                                 "es_status [%d/%d/%llu/%c]\n", inode->i_ino,
 639                                 ee_block, ee_len, ee_start,
 640                                 ee_status ? 'u' : 'w', es->es_lblk, es->es_len,
 641                                 ext4_es_pblock(es), es_status ? 'u' : 'w');
 642                         goto out;
 643                 }
 644
 645                 if (ee_status ^ es_status) {
 646                         pr_warn("ES insert assertion failed for inode: %lu "
 647                                 "ex_status [%d/%d/%llu/%c] != "
 648                                 "es_status [%d/%d/%llu/%c]\n", inode->i_ino,
 649                                 ee_block, ee_len, ee_start,
 650                                 ee_status ? 'u' : 'w', es->es_lblk, es->es_len,
 651                                 ext4_es_pblock(es), es_status ? 'u' : 'w');
 652                 }
 653         } else {
 654                 /*
 655                  * We can't find an extent on disk.  So we need to make sure
 656                  * that we don't want to add an written/unwritten extent.
 657                  */
 658                 if (!ext4_es_is_delayed(es) && !ext4_es_is_hole(es)) {
 659                         pr_warn("ES insert assertion failed for inode: %lu "
 660                                 "can't find an extent at block %d but we want "
 661                                 "to add a written/unwritten extent "
 662                                 "[%d/%d/%llu/%x]\n", inode->i_ino,
 663                                 es->es_lblk, es->es_lblk, es->es_len,
 664                                 ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 665                 }
 666         }
 667 out:
 668         ext4_ext_drop_refs(path);
 669         kfree(path);
 670 }
 671
 672 static void ext4_es_insert_extent_ind_check(struct inode *inode,
 673                                             struct extent_status *es)
 674 {
 675         struct ext4_map_blocks map;
 676         int retval;
 677
 678         /*
 679          * Here we call ext4_ind_map_blocks to lookup a block mapping because
 680          * 'Indirect' structure is defined in indirect.c.  So we couldn't
 681          * access direct/indirect tree from outside.  It is too dirty to define
 682          * this function in indirect.c file.
 683          */
 684
 685         map.m_lblk = es->es_lblk;
 686         map.m_len = es->es_len;
 687
 688         retval = ext4_ind_map_blocks(NULL, inode, &map, 0);
 689         if (retval > 0) {
 690                 if (ext4_es_is_delayed(es) || ext4_es_is_hole(es)) {
 691                         /*
 692                          * We want to add a delayed/hole extent but this
 693                          * block has been allocated.
 694                          */
 695                         pr_warn("ES insert assertion failed for inode: %lu "
 696                                 "We can find blocks but we want to add a "
 697                                 "delayed/hole extent [%d/%d/%llu/%x]\n",
 698                                 inode->i_ino, es->es_lblk, es->es_len,
 699                                 ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 700                         return;
 701                 } else if (ext4_es_is_written(es)) {
 702                         if (retval != es->es_len) {
 703                                 pr_warn("ES insert assertion failed for "
 704                                         "inode: %lu retval %d != es_len %d\n",
 705                                         inode->i_ino, retval, es->es_len);
 706                                 return;
 707                         }
 708                         if (map.m_pblk != ext4_es_pblock(es)) {
 709                                 pr_warn("ES insert assertion failed for "
 710                                         "inode: %lu m_pblk %llu != "
 711                                         "es_pblk %llu\n",
 712                                         inode->i_ino, map.m_pblk,
 713                                         ext4_es_pblock(es));
 714                                 return;
 715                         }
 716                 } else {
 717                         /*
 718                          * We don't need to check unwritten extent because
 719                          * indirect-based file doesn't have it.
 720                          */
 721                         BUG();
 722                 }
 723         } else if (retval == 0) {
 724                 if (ext4_es_is_written(es)) {
 725                         pr_warn("ES insert assertion failed for inode: %lu "
 726                                 "We can't find the block but we want to add "
 727                                 "a written extent [%d/%d/%llu/%x]\n",
 728                                 inode->i_ino, es->es_lblk, es->es_len,
 729                                 ext4_es_pblock(es), ext4_es_status(es));
 730                         return;
 731                 }
 732         }
 733 }
 734
 735 static inline void ext4_es_insert_extent_check(struct inode *inode,
 736                                                struct extent_status *es)
 737 {
 738         /*
 739          * We don't need to worry about the race condition because
 740          * caller takes i_data_sem locking.
 741          */
 742         BUG_ON(!rwsem_is_locked(&EXT4_I(inode)->i_data_sem));
 743         if (ext4_test_inode_flag(inode, EXT4_INODE_EXTENTS))
 744                 ext4_es_insert_extent_ext_check(inode, es);
 745         else
 746                 ext4_es_insert_extent_ind_check(inode, es);
 747 }
 748 #else
 749 static inline void ext4_es_insert_extent_check(struct inode *inode,
 750                                                struct extent_status *es)
 751 {
 752 }
 753 #endif
 754
 755 static int __es_insert_extent(struct inode *inode, struct extent_status *newes)
 756 {
 757         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 758         struct rb_node **p = &tree->root.rb_node;
 759         struct rb_node *parent = NULL;
 760         struct extent_status *es;
 761
 762         while (*p) {
 763                 parent = *p;
 764                 es = rb_entry(parent, struct extent_status, rb_node);
 765
 766                 if (newes->es_lblk < es->es_lblk) {
 767                         if (ext4_es_can_be_merged(newes, es)) {
 768                                 /*
 769                                  * Here we can modify es_lblk directly
 770                                  * because it isn't overlapped.
 771                                  */
 772                                 es->es_lblk = newes->es_lblk;
 773                                 es->es_len += newes->es_len;
 774                                 if (ext4_es_is_written(es) ||
 775                                     ext4_es_is_unwritten(es))
 776                                         ext4_es_store_pblock(es,
 777                                                              newes->es_pblk);
 778                                 es = ext4_es_try_to_merge_left(inode, es);
 779                                 goto out;
 780                         }
 781                         p = &(*p)->rb_left;
 782                 } else if (newes->es_lblk > ext4_es_end(es)) {
 783                         if (ext4_es_can_be_merged(es, newes)) {
 784                                 es->es_len += newes->es_len;
 785                                 es = ext4_es_try_to_merge_right(inode, es);
 786                                 goto out;
 787                         }
 788                         p = &(*p)->rb_right;
 789                 } else {
 790                         BUG();
 791                         return -EINVAL;
 792                 }
 793         }
 794
 795         es = ext4_es_alloc_extent(inode, newes->es_lblk, newes->es_len,
 796                                   newes->es_pblk);
 797         if (!es)
 798                 return -ENOMEM;
 799         rb_link_node(&es->rb_node, parent, p);
 800         rb_insert_color(&es->rb_node, &tree->root);
 801
 802 out:
 803         tree->cache_es = es;
 804         return 0;
 805 }
 806
 807 /*
 808  * ext4_es_insert_extent() adds information to an inode's extent
 809  * status tree.
 810  *
 811  * Return 0 on success, error code on failure.
 812  */
 813 int ext4_es_insert_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 814                           ext4_lblk_t len, ext4_fsblk_t pblk,
 815                           unsigned int status)
 816 {
 817         struct extent_status newes;
 818         ext4_lblk_t end = lblk + len - 1;
 819         int err = 0;
 820         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
 821
 822         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
 823                 return 0;
 824
 825         es_debug("add [%u/%u) %llu %x to extent status tree of inode %lu\n",
 826                  lblk, len, pblk, status, inode->i_ino);
 827
 828         if (!len)
 829                 return 0;
 830
 831         BUG_ON(end < lblk);
 832
 833         if ((status & EXTENT_STATUS_DELAYED) &&
 834             (status & EXTENT_STATUS_WRITTEN)) {
 835                 ext4_warning(inode->i_sb, "Inserting extent [%u/%u] as "
 836                                 " delayed and written which can potentially "
 837                                 " cause data loss.", lblk, len);
 838                 WARN_ON(1);
 839         }
 840
 841         newes.es_lblk = lblk;
 842         newes.es_len = len;
 843         ext4_es_store_pblock_status(&newes, pblk, status);
 844         trace_ext4_es_insert_extent(inode, &newes);
 845
 846         ext4_es_insert_extent_check(inode, &newes);
 847
 848         write_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 849         err = __es_remove_extent(inode, lblk, end, NULL);
 850         if (err != 0)
 851                 goto error;
 852 retry:
 853         err = __es_insert_extent(inode, &newes);
 854         if (err == -ENOMEM && __es_shrink(EXT4_SB(inode->i_sb),
 855                                           128, EXT4_I(inode)))
 856                 goto retry;
 857         if (err == -ENOMEM && !ext4_es_is_delayed(&newes))
 858                 err = 0;
 859
 860         if (sbi->s_cluster_ratio > 1 && test_opt(inode->i_sb, DELALLOC) &&
 861             (status & EXTENT_STATUS_WRITTEN ||
 862              status & EXTENT_STATUS_UNWRITTEN))
 863                 __revise_pending(inode, lblk, len);
 864
 865 error:
 866         write_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 867
 868         ext4_es_print_tree(inode);
 869
 870         return err;
 871 }
 872
 873 /*
 874  * ext4_es_cache_extent() inserts information into the extent status
 875  * tree if and only if there isn't information about the range in
 876  * question already.
 877  */
 878 void ext4_es_cache_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 879                           ext4_lblk_t len, ext4_fsblk_t pblk,
 880                           unsigned int status)
 881 {
 882         struct extent_status *es;
 883         struct extent_status newes;
 884         ext4_lblk_t end = lblk + len - 1;
 885
 886         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
 887                 return;
 888
 889         newes.es_lblk = lblk;
 890         newes.es_len = len;
 891         ext4_es_store_pblock_status(&newes, pblk, status);
 892         trace_ext4_es_cache_extent(inode, &newes);
 893
 894         if (!len)
 895                 return;
 896
 897         BUG_ON(end < lblk);
 898
 899         write_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 900
 901         es = __es_tree_search(&EXT4_I(inode)->i_es_tree.root, lblk);
 902         if (!es || es->es_lblk > end)
 903                 __es_insert_extent(inode, &newes);
 904         write_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 905 }
 906
 907 /*
 908  * ext4_es_lookup_extent() looks up an extent in extent status tree.
 909  *
 910  * ext4_es_lookup_extent is called by ext4_map_blocks/ext4_da_map_blocks.
 911  *
 912  * Return: 1 on found, 0 on not
 913  */
 914 int ext4_es_lookup_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
 915                           ext4_lblk_t *next_lblk,
 916                           struct extent_status *es)
 917 {
 918         struct ext4_es_tree *tree;
 919         struct ext4_es_stats *stats;
 920         struct extent_status *es1 = NULL;
 921         struct rb_node *node;
 922         int found = 0;
 923
 924         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
 925                 return 0;
 926
 927         trace_ext4_es_lookup_extent_enter(inode, lblk);
 928         es_debug("lookup extent in block %u\n", lblk);
 929
 930         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
 931         read_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 932
 933         /* find extent in cache firstly */
 934         es->es_lblk = es->es_len = es->es_pblk = 0;
 935         es1 = READ_ONCE(tree->cache_es);
 936         if (es1 && in_range(lblk, es1->es_lblk, es1->es_len)) {
 937                 es_debug("%u cached by [%u/%u)\n",
 938                          lblk, es1->es_lblk, es1->es_len);
 939                 found = 1;
 940                 goto out;
 941         }
 942
 943         node = tree->root.rb_node;
 944         while (node) {
 945                 es1 = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
 946                 if (lblk < es1->es_lblk)
 947                         node = node->rb_left;
 948                 else if (lblk > ext4_es_end(es1))
 949                         node = node->rb_right;
 950                 else {
 951                         found = 1;
 952                         break;
 953                 }
 954         }
 955
 956 out:
 957         stats = &EXT4_SB(inode->i_sb)->s_es_stats;
 958         if (found) {
 959                 BUG_ON(!es1);
 960                 es->es_lblk = es1->es_lblk;
 961                 es->es_len = es1->es_len;
 962                 es->es_pblk = es1->es_pblk;
 963                 if (!ext4_es_is_referenced(es1))
 964                         ext4_es_set_referenced(es1);
 965                 percpu_counter_inc(&stats->es_stats_cache_hits);
 966                 if (next_lblk) {
 967                         node = rb_next(&es1->rb_node);
 968                         if (node) {
 969                                 es1 = rb_entry(node, struct extent_status,
 970                                                rb_node);
 971                                 *next_lblk = es1->es_lblk;
 972                         } else
 973                                 *next_lblk = 0;
 974                 }
 975         } else {
 976                 percpu_counter_inc(&stats->es_stats_cache_misses);
 977         }
 978
 979         read_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
 980
 981         trace_ext4_es_lookup_extent_exit(inode, es, found);
 982         return found;
 983 }
 984
 985 struct rsvd_count {
 986         int ndelonly;
 987         bool first_do_lblk_found;
 988         ext4_lblk_t first_do_lblk;
 989         ext4_lblk_t last_do_lblk;
 990         struct extent_status *left_es;
 991         bool partial;
 992         ext4_lblk_t lclu;
 993 };
 994
 995 /*
 996  * init_rsvd - initialize reserved count data before removing block range
 997  *             in file from extent status tree
 998  *
 999  * @inode - file containing range
1000  * @lblk - first block in range
1001  * @es - pointer to first extent in range
1002  * @rc - pointer to reserved count data
1003  *
1004  * Assumes es is not NULL
1005  */
1006 static void init_rsvd(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
1007                       struct extent_status *es, struct rsvd_count *rc)
1008 {
1009         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
1010         struct rb_node *node;
1011
1012         rc->ndelonly = 0;
1013
1014         /*
1015          * for bigalloc, note the first delonly block in the range has not
1016          * been found, record the extent containing the block to the left of
1017          * the region to be removed, if any, and note that there's no partial
1018          * cluster to track
1019          */
1020         if (sbi->s_cluster_ratio > 1) {
1021                 rc->first_do_lblk_found = false;
1022                 if (lblk > es->es_lblk) {
1023                         rc->left_es = es;
1024                 } else {
1025                         node = rb_prev(&es->rb_node);
1026                         rc->left_es = node ? rb_entry(node,
1027                                                       struct extent_status,
1028                                                       rb_node) : NULL;
1029                 }
1030                 rc->partial = false;
1031         }
1032 }
1033
1034 /*
1035  * count_rsvd - count the clusters containing delayed and not unwritten
1036  *              (delonly) blocks in a range within an extent and add to
1037  *              the running tally in rsvd_count
1038  *
1039  * @inode - file containing extent
1040  * @lblk - first block in range
1041  * @len - length of range in blocks
1042  * @es - pointer to extent containing clusters to be counted
1043  * @rc - pointer to reserved count data
1044  *
1045  * Tracks partial clusters found at the beginning and end of extents so
1046  * they aren't overcounted when they span adjacent extents
1047  */
1048 static void count_rsvd(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk, long len,
1049                        struct extent_status *es, struct rsvd_count *rc)
1050 {
1051         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
1052         ext4_lblk_t i, end, nclu;
1053
1054         if (!ext4_es_is_delonly(es))
1055                 return;
1056
1057         WARN_ON(len <= 0);
1058
1059         if (sbi->s_cluster_ratio == 1) {
1060                 rc->ndelonly += (int) len;
1061                 return;
1062         }
1063
1064         /* bigalloc */
1065
1066         i = (lblk < es->es_lblk) ? es->es_lblk : lblk;
1067         end = lblk + (ext4_lblk_t) len - 1;
1068         end = (end > ext4_es_end(es)) ? ext4_es_end(es) : end;
1069
1070         /* record the first block of the first delonly extent seen */
1071         if (!rc->first_do_lblk_found) {
1072                 rc->first_do_lblk = i;
1073                 rc->first_do_lblk_found = true;
1074         }
1075
1076         /* update the last lblk in the region seen so far */
1077         rc->last_do_lblk = end;
1078
1079         /*
1080          * if we're tracking a partial cluster and the current extent
1081          * doesn't start with it, count it and stop tracking
1082          */
1083         if (rc->partial && (rc->lclu != EXT4_B2C(sbi, i))) {
1084                 rc->ndelonly++;
1085                 rc->partial = false;
1086         }
1087
1088         /*
1089          * if the first cluster doesn't start on a cluster boundary but
1090          * ends on one, count it
1091          */
1092         if (EXT4_LBLK_COFF(sbi, i) != 0) {
1093                 if (end >= EXT4_LBLK_CFILL(sbi, i)) {
1094                         rc->ndelonly++;
1095                         rc->partial = false;
1096                         i = EXT4_LBLK_CFILL(sbi, i) + 1;
1097                 }
1098         }
1099
1100         /*
1101          * if the current cluster starts on a cluster boundary, count the
1102          * number of whole delonly clusters in the extent
1103          */
1104         if ((i + sbi->s_cluster_ratio - 1) <= end) {
1105                 nclu = (end - i + 1) >> sbi->s_cluster_bits;
1106                 rc->ndelonly += nclu;
1107                 i += nclu << sbi->s_cluster_bits;
1108         }
1109
1110         /*
1111          * start tracking a partial cluster if there's a partial at the end
1112          * of the current extent and we're not already tracking one
1113          */
1114         if (!rc->partial && i <= end) {
1115                 rc->partial = true;
1116                 rc->lclu = EXT4_B2C(sbi, i);
1117         }
1118 }
1119
1120 /*
1121  * __pr_tree_search - search for a pending cluster reservation
1122  *
1123  * @root - root of pending reservation tree
1124  * @lclu - logical cluster to search for
1125  *
1126  * Returns the pending reservation for the cluster identified by @lclu
1127  * if found.  If not, returns a reservation for the next cluster if any,
1128  * and if not, returns NULL.
1129  */
1130 static struct pending_reservation *__pr_tree_search(struct rb_root *root,
1131                                                     ext4_lblk_t lclu)
1132 {
1133         struct rb_node *node = root->rb_node;
1134         struct pending_reservation *pr = NULL;
1135
1136         while (node) {
1137                 pr = rb_entry(node, struct pending_reservation, rb_node);
1138                 if (lclu < pr->lclu)
1139                         node = node->rb_left;
1140                 else if (lclu > pr->lclu)
1141                         node = node->rb_right;
1142                 else
1143                         return pr;
1144         }
1145         if (pr && lclu < pr->lclu)
1146                 return pr;
1147         if (pr && lclu > pr->lclu) {
1148                 node = rb_next(&pr->rb_node);
1149                 return node ? rb_entry(node, struct pending_reservation,
1150                                        rb_node) : NULL;
1151         }
1152         return NULL;
1153 }
1154
1155 /*
1156  * get_rsvd - calculates and returns the number of cluster reservations to be
1157  *            released when removing a block range from the extent status tree
1158  *            and releases any pending reservations within the range
1159  *
1160  * @inode - file containing block range
1161  * @end - last block in range
1162  * @right_es - pointer to extent containing next block beyond end or NULL
1163  * @rc - pointer to reserved count data
1164  *
1165  * The number of reservations to be released is equal to the number of
1166  * clusters containing delayed and not unwritten (delonly) blocks within
1167  * the range, minus the number of clusters still containing delonly blocks
1168  * at the ends of the range, and minus the number of pending reservations
1169  * within the range.
1170  */
1171 static unsigned int get_rsvd(struct inode *inode, ext4_lblk_t end,
1172                              struct extent_status *right_es,
1173                              struct rsvd_count *rc)
1174 {
1175         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
1176         struct pending_reservation *pr;
1177         struct ext4_pending_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_pending_tree;
1178         struct rb_node *node;
1179         ext4_lblk_t first_lclu, last_lclu;
1180         bool left_delonly, right_delonly, count_pending;
1181         struct extent_status *es;
1182
1183         if (sbi->s_cluster_ratio > 1) {
1184                 /* count any remaining partial cluster */
1185                 if (rc->partial)
1186                         rc->ndelonly++;
1187
1188                 if (rc->ndelonly == 0)
1189                         return 0;
1190
1191                 first_lclu = EXT4_B2C(sbi, rc->first_do_lblk);
1192                 last_lclu = EXT4_B2C(sbi, rc->last_do_lblk);
1193
1194                 /*
1195                  * decrease the delonly count by the number of clusters at the
1196                  * ends of the range that still contain delonly blocks -
1197                  * these clusters still need to be reserved
1198                  */
1199                 left_delonly = right_delonly = false;
1200
1201                 es = rc->left_es;
1202                 while (es && ext4_es_end(es) >=
1203                        EXT4_LBLK_CMASK(sbi, rc->first_do_lblk)) {
1204                         if (ext4_es_is_delonly(es)) {
1205                                 rc->ndelonly--;
1206                                 left_delonly = true;
1207                                 break;
1208                         }
1209                         node = rb_prev(&es->rb_node);
1210                         if (!node)
1211                                 break;
1212                         es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
1213                 }
1214                 if (right_es && (!left_delonly || first_lclu != last_lclu)) {
1215                         if (end < ext4_es_end(right_es)) {
1216                                 es = right_es;
1217                         } else {
1218                                 node = rb_next(&right_es->rb_node);
1219                                 es = node ? rb_entry(node, struct extent_status,
1220                                                      rb_node) : NULL;
1221                         }
1222                         while (es && es->es_lblk <=
1223                                EXT4_LBLK_CFILL(sbi, rc->last_do_lblk)) {
1224                                 if (ext4_es_is_delonly(es)) {
1225                                         rc->ndelonly--;
1226                                         right_delonly = true;
1227                                         break;
1228                                 }
1229                                 node = rb_next(&es->rb_node);
1230                                 if (!node)
1231                                         break;
1232                                 es = rb_entry(node, struct extent_status,
1233                                               rb_node);
1234                         }
1235                 }
1236
1237                 /*
1238                  * Determine the block range that should be searched for
1239                  * pending reservations, if any.  Clusters on the ends of the
1240                  * original removed range containing delonly blocks are
1241                  * excluded.  They've already been accounted for and it's not
1242                  * possible to determine if an associated pending reservation
1243                  * should be released with the information available in the
1244                  * extents status tree.
1245                  */
1246                 if (first_lclu == last_lclu) {
1247                         if (left_delonly | right_delonly)
1248                                 count_pending = false;
1249                         else
1250                                 count_pending = true;
1251                 } else {
1252                         if (left_delonly)
1253                                 first_lclu++;
1254                         if (right_delonly)
1255                                 last_lclu--;
1256                         if (first_lclu <= last_lclu)
1257                                 count_pending = true;
1258                         else
1259                                 count_pending = false;
1260                 }
1261
1262                 /*
1263                  * a pending reservation found between first_lclu and last_lclu
1264                  * represents an allocated cluster that contained at least one
1265                  * delonly block, so the delonly total must be reduced by one
1266                  * for each pending reservation found and released
1267                  */
1268                 if (count_pending) {
1269                         pr = __pr_tree_search(&tree->root, first_lclu);
1270                         while (pr && pr->lclu <= last_lclu) {
1271                                 rc->ndelonly--;
1272                                 node = rb_next(&pr->rb_node);
1273                                 rb_erase(&pr->rb_node, &tree->root);
1274                                 kmem_cache_free(ext4_pending_cachep, pr);
1275                                 if (!node)
1276                                         break;
1277                                 pr = rb_entry(node, struct pending_reservation,
1278                                               rb_node);
1279                         }
1280                 }
1281         }
1282         return rc->ndelonly;
1283 }
1284
1285
1286 /*
1287  * __es_remove_extent - removes block range from extent status tree
1288  *
1289  * @inode - file containing range
1290  * @lblk - first block in range
1291  * @end - last block in range
1292  * @reserved - number of cluster reservations released
1293  *
1294  * If @reserved is not NULL and delayed allocation is enabled, counts
1295  * block/cluster reservations freed by removing range and if bigalloc
1296  * enabled cancels pending reservations as needed. Returns 0 on success,
1297  * error code on failure.
1298  */
1299 static int __es_remove_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
1300                               ext4_lblk_t end, int *reserved)
1301 {
1302         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
1303         struct rb_node *node;
1304         struct extent_status *es;
1305         struct extent_status orig_es;
1306         ext4_lblk_t len1, len2;
1307         ext4_fsblk_t block;
1308         int err;
1309         bool count_reserved = true;
1310         struct rsvd_count rc;
1311
1312         if (reserved == NULL || !test_opt(inode->i_sb, DELALLOC))
1313                 count_reserved = false;
1314 retry:
1315         err = 0;
1316
1317         es = __es_tree_search(&tree->root, lblk);
1318         if (!es)
1319                 goto out;
1320         if (es->es_lblk > end)
1321                 goto out;
1322
1323         /* Simply invalidate cache_es. */
1324         tree->cache_es = NULL;
1325         if (count_reserved)
1326                 init_rsvd(inode, lblk, es, &rc);
1327
1328         orig_es.es_lblk = es->es_lblk;
1329         orig_es.es_len = es->es_len;
1330         orig_es.es_pblk = es->es_pblk;
1331
1332         len1 = lblk > es->es_lblk ? lblk - es->es_lblk : 0;
1333         len2 = ext4_es_end(es) > end ? ext4_es_end(es) - end : 0;
1334         if (len1 > 0)
1335                 es->es_len = len1;
1336         if (len2 > 0) {
1337                 if (len1 > 0) {
1338                         struct extent_status newes;
1339
1340                         newes.es_lblk = end + 1;
1341                         newes.es_len = len2;
1342                         block = 0x7FDEADBEEFULL;
1343                         if (ext4_es_is_written(&orig_es) ||
1344                             ext4_es_is_unwritten(&orig_es))
1345                                 block = ext4_es_pblock(&orig_es) +
1346                                         orig_es.es_len - len2;
1347                         ext4_es_store_pblock_status(&newes, block,
1348                                                     ext4_es_status(&orig_es));
1349                         err = __es_insert_extent(inode, &newes);
1350                         if (err) {
1351                                 es->es_lblk = orig_es.es_lblk;
1352                                 es->es_len = orig_es.es_len;
1353                                 if ((err == -ENOMEM) &&
1354                                     __es_shrink(EXT4_SB(inode->i_sb),
1355                                                         128, EXT4_I(inode)))
1356                                         goto retry;
1357                                 goto out;
1358                         }
1359                 } else {
1360                         es->es_lblk = end + 1;
1361                         es->es_len = len2;
1362                         if (ext4_es_is_written(es) ||
1363                             ext4_es_is_unwritten(es)) {
1364                                 block = orig_es.es_pblk + orig_es.es_len - len2;
1365                                 ext4_es_store_pblock(es, block);
1366                         }
1367                 }
1368                 if (count_reserved)
1369                         count_rsvd(inode, lblk, orig_es.es_len - len1 - len2,
1370                                    &orig_es, &rc);
1371                 goto out_get_reserved;
1372         }
1373
1374         if (len1 > 0) {
1375                 if (count_reserved)
1376                         count_rsvd(inode, lblk, orig_es.es_len - len1,
1377                                    &orig_es, &rc);
1378                 node = rb_next(&es->rb_node);
1379                 if (node)
1380                         es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
1381                 else
1382                         es = NULL;
1383         }
1384
1385         while (es && ext4_es_end(es) <= end) {
1386                 if (count_reserved)
1387                         count_rsvd(inode, es->es_lblk, es->es_len, es, &rc);
1388                 node = rb_next(&es->rb_node);
1389                 rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
1390                 ext4_es_free_extent(inode, es);
1391                 if (!node) {
1392                         es = NULL;
1393                         break;
1394                 }
1395                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
1396         }
1397
1398         if (es && es->es_lblk < end + 1) {
1399                 ext4_lblk_t orig_len = es->es_len;
1400
1401                 len1 = ext4_es_end(es) - end;
1402                 if (count_reserved)
1403                         count_rsvd(inode, es->es_lblk, orig_len - len1,
1404                                    es, &rc);
1405                 es->es_lblk = end + 1;
1406                 es->es_len = len1;
1407                 if (ext4_es_is_written(es) || ext4_es_is_unwritten(es)) {
1408                         block = es->es_pblk + orig_len - len1;
1409                         ext4_es_store_pblock(es, block);
1410                 }
1411         }
1412
1413 out_get_reserved:
1414         if (count_reserved)
1415                 *reserved = get_rsvd(inode, end, es, &rc);
1416 out:
1417         return err;
1418 }
1419
1420 /*
1421  * ext4_es_remove_extent - removes block range from extent status tree
1422  *
1423  * @inode - file containing range
1424  * @lblk - first block in range
1425  * @len - number of blocks to remove
1426  *
1427  * Reduces block/cluster reservation count and for bigalloc cancels pending
1428  * reservations as needed. Returns 0 on success, error code on failure.
1429  */
1430 int ext4_es_remove_extent(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
1431                           ext4_lblk_t len)
1432 {
1433         ext4_lblk_t end;
1434         int err = 0;
1435         int reserved = 0;
1436
1437         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
1438                 return 0;
1439
1440         trace_ext4_es_remove_extent(inode, lblk, len);
1441         es_debug("remove [%u/%u) from extent status tree of inode %lu\n",
1442                  lblk, len, inode->i_ino);
1443
1444         if (!len)
1445                 return err;
1446
1447         end = lblk + len - 1;
1448         BUG_ON(end < lblk);
1449
1450         /*
1451          * ext4_clear_inode() depends on us taking i_es_lock unconditionally
1452          * so that we are sure __es_shrink() is done with the inode before it
1453          * is reclaimed.
1454          */
1455         write_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
1456         err = __es_remove_extent(inode, lblk, end, &reserved);
1457         write_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
1458         ext4_es_print_tree(inode);
1459         ext4_da_release_space(inode, reserved);
1460         return err;
1461 }
1462
1463 static int __es_shrink(struct ext4_sb_info *sbi, int nr_to_scan,
1464                        struct ext4_inode_info *locked_ei)
1465 {
1466         struct ext4_inode_info *ei;
1467         struct ext4_es_stats *es_stats;
1468         ktime_t start_time;
1469         u64 scan_time;
1470         int nr_to_walk;
1471         int nr_shrunk = 0;
1472         int retried = 0, nr_skipped = 0;
1473
1474         es_stats = &sbi->s_es_stats;
1475         start_time = ktime_get();
1476
1477 retry:
1478         spin_lock(&sbi->s_es_lock);
1479         nr_to_walk = sbi->s_es_nr_inode;
1480         while (nr_to_walk-- > 0) {
1481                 if (list_empty(&sbi->s_es_list)) {
1482                         spin_unlock(&sbi->s_es_lock);
1483                         goto out;
1484                 }
1485                 ei = list_first_entry(&sbi->s_es_list, struct ext4_inode_info,
1486                                       i_es_list);
1487                 /* Move the inode to the tail */
1488                 list_move_tail(&ei->i_es_list, &sbi->s_es_list);
1489
1490                 /*
1491                  * Normally we try hard to avoid shrinking precached inodes,
1492                  * but we will as a last resort.
1493                  */
1494                 if (!retried && ext4_test_inode_state(&ei->vfs_inode,
1495                                                 EXT4_STATE_EXT_PRECACHED)) {
1496                         nr_skipped++;
1497                         continue;
1498                 }
1499
1500                 if (ei == locked_ei || !write_trylock(&ei->i_es_lock)) {
1501                         nr_skipped++;
1502                         continue;
1503                 }
1504                 /*
1505                  * Now we hold i_es_lock which protects us from inode reclaim
1506                  * freeing inode under us
1507                  */
1508                 spin_unlock(&sbi->s_es_lock);
1509
1510                 nr_shrunk += es_reclaim_extents(ei, &nr_to_scan);
1511                 write_unlock(&ei->i_es_lock);
1512
1513                 if (nr_to_scan <= 0)
1514                         goto out;
1515                 spin_lock(&sbi->s_es_lock);
1516         }
1517         spin_unlock(&sbi->s_es_lock);
1518
1519         /*
1520          * If we skipped any inodes, and we weren't able to make any
1521          * forward progress, try again to scan precached inodes.
1522          */
1523         if ((nr_shrunk == 0) && nr_skipped && !retried) {
1524                 retried++;
1525                 goto retry;
1526         }
1527
1528         if (locked_ei && nr_shrunk == 0)
1529                 nr_shrunk = es_reclaim_extents(locked_ei, &nr_to_scan);
1530
1531 out:
1532         scan_time = ktime_to_ns(ktime_sub(ktime_get(), start_time));
1533         if (likely(es_stats->es_stats_scan_time))
1534                 es_stats->es_stats_scan_time = (scan_time +
1535                                 es_stats->es_stats_scan_time*3) / 4;
1536         else
1537                 es_stats->es_stats_scan_time = scan_time;
1538         if (scan_time > es_stats->es_stats_max_scan_time)
1539                 es_stats->es_stats_max_scan_time = scan_time;
1540         if (likely(es_stats->es_stats_shrunk))
1541                 es_stats->es_stats_shrunk = (nr_shrunk +
1542                                 es_stats->es_stats_shrunk*3) / 4;
1543         else
1544                 es_stats->es_stats_shrunk = nr_shrunk;
1545
1546         trace_ext4_es_shrink(sbi->s_sb, nr_shrunk, scan_time,
1547                              nr_skipped, retried);
1548         return nr_shrunk;
1549 }
1550
1551 static unsigned long ext4_es_count(struct shrinker *shrink,
1552                                    struct shrink_control *sc)
1553 {
1554         unsigned long nr;
1555         struct ext4_sb_info *sbi;
1556
1557         sbi = container_of(shrink, struct ext4_sb_info, s_es_shrinker);
1558         nr = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
1559         trace_ext4_es_shrink_count(sbi->s_sb, sc->nr_to_scan, nr);
1560         return nr;
1561 }
1562
1563 static unsigned long ext4_es_scan(struct shrinker *shrink,
1564                                   struct shrink_control *sc)
1565 {
1566         struct ext4_sb_info *sbi = container_of(shrink,
1567                                         struct ext4_sb_info, s_es_shrinker);
1568         int nr_to_scan = sc->nr_to_scan;
1569         int ret, nr_shrunk;
1570
1571         ret = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
1572         trace_ext4_es_shrink_scan_enter(sbi->s_sb, nr_to_scan, ret);
1573
1574         nr_shrunk = __es_shrink(sbi, nr_to_scan, NULL);
1575
1576         ret = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
1577         trace_ext4_es_shrink_scan_exit(sbi->s_sb, nr_shrunk, ret);
1578         return nr_shrunk;
1579 }
1580
1581 int ext4_seq_es_shrinker_info_show(struct seq_file *seq, void *v)
1582 {
1583         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB((struct super_block *) seq->private);
1584         struct ext4_es_stats *es_stats = &sbi->s_es_stats;
1585         struct ext4_inode_info *ei, *max = NULL;
1586         unsigned int inode_cnt = 0;
1587
1588         if (v != SEQ_START_TOKEN)
1589                 return 0;
1590
1591         /* here we just find an inode that has the max nr. of objects */
1592         spin_lock(&sbi->s_es_lock);
1593         list_for_each_entry(ei, &sbi->s_es_list, i_es_list) {
1594                 inode_cnt++;
1595                 if (max && max->i_es_all_nr < ei->i_es_all_nr)
1596                         max = ei;
1597                 else if (!max)
1598                         max = ei;
1599         }
1600         spin_unlock(&sbi->s_es_lock);
1601
1602         seq_printf(seq, "stats:\n  %lld objects\n  %lld reclaimable objects\n",
1603                    percpu_counter_sum_positive(&es_stats->es_stats_all_cnt),
1604                    percpu_counter_sum_positive(&es_stats->es_stats_shk_cnt));
1605         seq_printf(seq, "  %lld/%lld cache hits/misses\n",
1606                    percpu_counter_sum_positive(&es_stats->es_stats_cache_hits),
1607                    percpu_counter_sum_positive(&es_stats->es_stats_cache_misses));
1608         if (inode_cnt)
1609                 seq_printf(seq, "  %d inodes on list\n", inode_cnt);
1610
1611         seq_printf(seq, "average:\n  %llu us scan time\n",
1612             div_u64(es_stats->es_stats_scan_time, 1000));
1613         seq_printf(seq, "  %lu shrunk objects\n", es_stats->es_stats_shrunk);
1614         if (inode_cnt)
1615                 seq_printf(seq,
1616                     "maximum:\n  %lu inode (%u objects, %u reclaimable)\n"
1617                     "  %llu us max scan time\n",
1618                     max->vfs_inode.i_ino, max->i_es_all_nr, max->i_es_shk_nr,
1619                     div_u64(es_stats->es_stats_max_scan_time, 1000));
1620
1621         return 0;
1622 }
1623
1624 int ext4_es_register_shrinker(struct ext4_sb_info *sbi)
1625 {
1626         int err;
1627
1628         /* Make sure we have enough bits for physical block number */
1629         BUILD_BUG_ON(ES_SHIFT < 48);
1630         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_es_list);
1631         sbi->s_es_nr_inode = 0;
1632         spin_lock_init(&sbi->s_es_lock);
1633         sbi->s_es_stats.es_stats_shrunk = 0;
1634         err = percpu_counter_init(&sbi->s_es_stats.es_stats_cache_hits, 0,
1635                                   GFP_KERNEL);
1636         if (err)
1637                 return err;
1638         err = percpu_counter_init(&sbi->s_es_stats.es_stats_cache_misses, 0,
1639                                   GFP_KERNEL);
1640         if (err)
1641                 goto err1;
1642         sbi->s_es_stats.es_stats_scan_time = 0;
1643         sbi->s_es_stats.es_stats_max_scan_time = 0;
1644         err = percpu_counter_init(&sbi->s_es_stats.es_stats_all_cnt, 0, GFP_KERNEL);
1645         if (err)
1646                 goto err2;
1647         err = percpu_counter_init(&sbi->s_es_stats.es_stats_shk_cnt, 0, GFP_KERNEL);
1648         if (err)
1649                 goto err3;
1650
1651         sbi->s_es_shrinker.scan_objects = ext4_es_scan;
1652         sbi->s_es_shrinker.count_objects = ext4_es_count;
1653         sbi->s_es_shrinker.seeks = DEFAULT_SEEKS;
1654         err = register_shrinker(&sbi->s_es_shrinker);
1655         if (err)
1656                 goto err4;
1657
1658         return 0;
1659 err4:
1660         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
1661 err3:
1662         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_all_cnt);
1663 err2:
1664         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_cache_misses);
1665 err1:
1666         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_cache_hits);
1667         return err;
1668 }
1669
1670 void ext4_es_unregister_shrinker(struct ext4_sb_info *sbi)
1671 {
1672         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_cache_hits);
1673         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_cache_misses);
1674         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_all_cnt);
1675         percpu_counter_destroy(&sbi->s_es_stats.es_stats_shk_cnt);
1676         unregister_shrinker(&sbi->s_es_shrinker);
1677 }
1678
1679 /*
1680  * Shrink extents in given inode from ei->i_es_shrink_lblk till end. Scan at
1681  * most *nr_to_scan extents, update *nr_to_scan accordingly.
1682  *
1683  * Return 0 if we hit end of tree / interval, 1 if we exhausted nr_to_scan.
1684  * Increment *nr_shrunk by the number of reclaimed extents. Also update
1685  * ei->i_es_shrink_lblk to where we should continue scanning.
1686  */
1687 static int es_do_reclaim_extents(struct ext4_inode_info *ei, ext4_lblk_t end,
1688                                  int *nr_to_scan, int *nr_shrunk)
1689 {
1690         struct inode *inode = &ei->vfs_inode;
1691         struct ext4_es_tree *tree = &ei->i_es_tree;
1692         struct extent_status *es;
1693         struct rb_node *node;
1694
1695         es = __es_tree_search(&tree->root, ei->i_es_shrink_lblk);
1696         if (!es)
1697                 goto out_wrap;
1698
1699         while (*nr_to_scan > 0) {
1700                 if (es->es_lblk > end) {
1701                         ei->i_es_shrink_lblk = end + 1;
1702                         return 0;
1703                 }
1704
1705                 (*nr_to_scan)--;
1706                 node = rb_next(&es->rb_node);
1707                 /*
1708                  * We can't reclaim delayed extent from status tree because
1709                  * fiemap, bigallic, and seek_data/hole need to use it.
1710                  */
1711                 if (ext4_es_is_delayed(es))
1712                         goto next;
1713                 if (ext4_es_is_referenced(es)) {
1714                         ext4_es_clear_referenced(es);
1715                         goto next;
1716                 }
1717
1718                 rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
1719                 ext4_es_free_extent(inode, es);
1720                 (*nr_shrunk)++;
1721 next:
1722                 if (!node)
1723                         goto out_wrap;
1724                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
1725         }
1726         ei->i_es_shrink_lblk = es->es_lblk;
1727         return 1;
1728 out_wrap:
1729         ei->i_es_shrink_lblk = 0;
1730         return 0;
1731 }
1732
1733 static int es_reclaim_extents(struct ext4_inode_info *ei, int *nr_to_scan)
1734 {
1735         struct inode *inode = &ei->vfs_inode;
1736         int nr_shrunk = 0;
1737         ext4_lblk_t start = ei->i_es_shrink_lblk;
1738         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1739                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1740
1741         if (ei->i_es_shk_nr == 0)
1742                 return 0;
1743
1744         if (ext4_test_inode_state(inode, EXT4_STATE_EXT_PRECACHED) &&
1745             __ratelimit(&_rs))
1746                 ext4_warning(inode->i_sb, "forced shrink of precached extents");
1747
1748         if (!es_do_reclaim_extents(ei, EXT_MAX_BLOCKS, nr_to_scan, &nr_shrunk) &&
1749             start != 0)
1750                 es_do_reclaim_extents(ei, start - 1, nr_to_scan, &nr_shrunk);
1751
1752         ei->i_es_tree.cache_es = NULL;
1753         return nr_shrunk;
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Called to support EXT4_IOC_CLEAR_ES_CACHE.  We can only remove
1758  * discretionary entries from the extent status cache.  (Some entries
1759  * must be present for proper operations.)
1760  */
1761 void ext4_clear_inode_es(struct inode *inode)
1762 {
1763         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
1764         struct extent_status *es;
1765         struct ext4_es_tree *tree;
1766         struct rb_node *node;
1767
1768         write_lock(&ei->i_es_lock);
1769         tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
1770         tree->cache_es = NULL;
1771         node = rb_first(&tree->root);
1772         while (node) {
1773                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
1774                 node = rb_next(node);
1775                 if (!ext4_es_is_delayed(es)) {
1776                         rb_erase(&es->rb_node, &tree->root);
1777                         ext4_es_free_extent(inode, es);
1778                 }
1779         }
1780         ext4_clear_inode_state(inode, EXT4_STATE_EXT_PRECACHED);
1781         write_unlock(&ei->i_es_lock);
1782 }
1783
1784 #ifdef ES_DEBUG__
1785 static void ext4_print_pending_tree(struct inode *inode)
1786 {
1787         struct ext4_pending_tree *tree;
1788         struct rb_node *node;
1789         struct pending_reservation *pr;
1790
1791         printk(KERN_DEBUG "pending reservations for inode %lu:", inode->i_ino);
1792         tree = &EXT4_I(inode)->i_pending_tree;
1793         node = rb_first(&tree->root);
1794         while (node) {
1795                 pr = rb_entry(node, struct pending_reservation, rb_node);
1796                 printk(KERN_DEBUG " %u", pr->lclu);
1797                 node = rb_next(node);
1798         }
1799         printk(KERN_DEBUG "\n");
1800 }
1801 #else
1802 #define ext4_print_pending_tree(inode)
1803 #endif
1804
1805 int __init ext4_init_pending(void)
1806 {
1807         ext4_pending_cachep = kmem_cache_create("ext4_pending_reservation",
1808                                            sizeof(struct pending_reservation),
1809                                            0, (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT), NULL);
1810         if (ext4_pending_cachep == NULL)
1811                 return -ENOMEM;
1812         return 0;
1813 }
1814
1815 void ext4_exit_pending(void)
1816 {
1817         kmem_cache_destroy(ext4_pending_cachep);
1818 }
1819
1820 void ext4_init_pending_tree(struct ext4_pending_tree *tree)
1821 {
1822         tree->root = RB_ROOT;
1823 }
1824
1825 /*
1826  * __get_pending - retrieve a pointer to a pending reservation
1827  *
1828  * @inode - file containing the pending cluster reservation
1829  * @lclu - logical cluster of interest
1830  *
1831  * Returns a pointer to a pending reservation if it's a member of
1832  * the set, and NULL if not.  Must be called holding i_es_lock.
1833  */
1834 static struct pending_reservation *__get_pending(struct inode *inode,
1835                                                  ext4_lblk_t lclu)
1836 {
1837         struct ext4_pending_tree *tree;
1838         struct rb_node *node;
1839         struct pending_reservation *pr = NULL;
1840
1841         tree = &EXT4_I(inode)->i_pending_tree;
1842         node = (&tree->root)->rb_node;
1843
1844         while (node) {
1845                 pr = rb_entry(node, struct pending_reservation, rb_node);
1846                 if (lclu < pr->lclu)
1847                         node = node->rb_left;
1848                 else if (lclu > pr->lclu)
1849                         node = node->rb_right;
1850                 else if (lclu == pr->lclu)
1851                         return pr;
1852         }
1853         return NULL;
1854 }
1855
1856 /*
1857  * __insert_pending - adds a pending cluster reservation to the set of
1858  *                    pending reservations
1859  *
1860  * @inode - file containing the cluster
1861  * @lblk - logical block in the cluster to be added
1862  *
1863  * Returns 0 on successful insertion and -ENOMEM on failure.  If the
1864  * pending reservation is already in the set, returns successfully.
1865  */
1866 static int __insert_pending(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk)
1867 {
1868         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
1869         struct ext4_pending_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_pending_tree;
1870         struct rb_node **p = &tree->root.rb_node;
1871         struct rb_node *parent = NULL;
1872         struct pending_reservation *pr;
1873         ext4_lblk_t lclu;
1874         int ret = 0;
1875
1876         lclu = EXT4_B2C(sbi, lblk);
1877         /* search to find parent for insertion */
1878         while (*p) {
1879                 parent = *p;
1880                 pr = rb_entry(parent, struct pending_reservation, rb_node);
1881
1882                 if (lclu < pr->lclu) {
1883                         p = &(*p)->rb_left;
1884                 } else if (lclu > pr->lclu) {
1885                         p = &(*p)->rb_right;
1886                 } else {
1887                         /* pending reservation already inserted */
1888                         goto out;
1889                 }
1890         }
1891
1892         pr = kmem_cache_alloc(ext4_pending_cachep, GFP_ATOMIC);
1893         if (pr == NULL) {
1894                 ret = -ENOMEM;
1895                 goto out;
1896         }
1897         pr->lclu = lclu;
1898
1899         rb_link_node(&pr->rb_node, parent, p);
1900         rb_insert_color(&pr->rb_node, &tree->root);
1901
1902 out:
1903         return ret;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * __remove_pending - removes a pending cluster reservation from the set
1908  *                    of pending reservations
1909  *
1910  * @inode - file containing the cluster
1911  * @lblk - logical block in the pending cluster reservation to be removed
1912  *
1913  * Returns successfully if pending reservation is not a member of the set.
1914  */
1915 static void __remove_pending(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk)
1916 {
1917         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
1918         struct pending_reservation *pr;
1919         struct ext4_pending_tree *tree;
1920
1921         pr = __get_pending(inode, EXT4_B2C(sbi, lblk));
1922         if (pr != NULL) {
1923                 tree = &EXT4_I(inode)->i_pending_tree;
1924                 rb_erase(&pr->rb_node, &tree->root);
1925                 kmem_cache_free(ext4_pending_cachep, pr);
1926         }
1927 }
1928
1929 /*
1930  * ext4_remove_pending - removes a pending cluster reservation from the set
1931  *                       of pending reservations
1932  *
1933  * @inode - file containing the cluster
1934  * @lblk - logical block in the pending cluster reservation to be removed
1935  *
1936  * Locking for external use of __remove_pending.
1937  */
1938 void ext4_remove_pending(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk)
1939 {
1940         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
1941
1942         write_lock(&ei->i_es_lock);
1943         __remove_pending(inode, lblk);
1944         write_unlock(&ei->i_es_lock);
1945 }
1946
1947 /*
1948  * ext4_is_pending - determine whether a cluster has a pending reservation
1949  *                   on it
1950  *
1951  * @inode - file containing the cluster
1952  * @lblk - logical block in the cluster
1953  *
1954  * Returns true if there's a pending reservation for the cluster in the
1955  * set of pending reservations, and false if not.
1956  */
1957 bool ext4_is_pending(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk)
1958 {
1959         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
1960         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
1961         bool ret;
1962
1963         read_lock(&ei->i_es_lock);
1964         ret = (bool)(__get_pending(inode, EXT4_B2C(sbi, lblk)) != NULL);
1965         read_unlock(&ei->i_es_lock);
1966
1967         return ret;
1968 }
1969
1970 /*
1971  * ext4_es_insert_delayed_block - adds a delayed block to the extents status
1972  *                                tree, adding a pending reservation where
1973  *                                needed
1974  *
1975  * @inode - file containing the newly added block
1976  * @lblk - logical block to be added
1977  * @allocated - indicates whether a physical cluster has been allocated for
1978  *              the logical cluster that contains the block
1979  *
1980  * Returns 0 on success, negative error code on failure.
1981  */
1982 int ext4_es_insert_delayed_block(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
1983                                  bool allocated)
1984 {
1985         struct extent_status newes;
1986         int err = 0;
1987
1988         if (EXT4_SB(inode->i_sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
1989                 return 0;
1990
1991         es_debug("add [%u/1) delayed to extent status tree of inode %lu\n",
1992                  lblk, inode->i_ino);
1993
1994         newes.es_lblk = lblk;
1995         newes.es_len = 1;
1996         ext4_es_store_pblock_status(&newes, ~0, EXTENT_STATUS_DELAYED);
1997         trace_ext4_es_insert_delayed_block(inode, &newes, allocated);
1998
1999         ext4_es_insert_extent_check(inode, &newes);
2000
2001         write_lock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
2002
2003         err = __es_remove_extent(inode, lblk, lblk, NULL);
2004         if (err != 0)
2005                 goto error;
2006 retry:
2007         err = __es_insert_extent(inode, &newes);
2008         if (err == -ENOMEM && __es_shrink(EXT4_SB(inode->i_sb),
2009                                           128, EXT4_I(inode)))
2010                 goto retry;
2011         if (err != 0)
2012                 goto error;
2013
2014         if (allocated)
2015                 __insert_pending(inode, lblk);
2016
2017 error:
2018         write_unlock(&EXT4_I(inode)->i_es_lock);
2019
2020         ext4_es_print_tree(inode);
2021         ext4_print_pending_tree(inode);
2022
2023         return err;
2024 }
2025
2026 /*
2027  * __es_delayed_clu - count number of clusters containing blocks that
2028  *                    are delayed only
2029  *
2030  * @inode - file containing block range
2031  * @start - logical block defining start of range
2032  * @end - logical block defining end of range
2033  *
2034  * Returns the number of clusters containing only delayed (not delayed
2035  * and unwritten) blocks in the range specified by @start and @end.  Any
2036  * cluster or part of a cluster within the range and containing a delayed
2037  * and not unwritten block within the range is counted as a whole cluster.
2038  */
2039 static unsigned int __es_delayed_clu(struct inode *inode, ext4_lblk_t start,
2040                                      ext4_lblk_t end)
2041 {
2042         struct ext4_es_tree *tree = &EXT4_I(inode)->i_es_tree;
2043         struct extent_status *es;
2044         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
2045         struct rb_node *node;
2046         ext4_lblk_t first_lclu, last_lclu;
2047         unsigned long long last_counted_lclu;
2048         unsigned int n = 0;
2049
2050         /* guaranteed to be unequal to any ext4_lblk_t value */
2051         last_counted_lclu = ~0ULL;
2052
2053         es = __es_tree_search(&tree->root, start);
2054
2055         while (es && (es->es_lblk <= end)) {
2056                 if (ext4_es_is_delonly(es)) {
2057                         if (es->es_lblk <= start)
2058                                 first_lclu = EXT4_B2C(sbi, start);
2059                         else
2060                                 first_lclu = EXT4_B2C(sbi, es->es_lblk);
2061
2062                         if (ext4_es_end(es) >= end)
2063                                 last_lclu = EXT4_B2C(sbi, end);
2064                         else
2065                                 last_lclu = EXT4_B2C(sbi, ext4_es_end(es));
2066
2067                         if (first_lclu == last_counted_lclu)
2068                                 n += last_lclu - first_lclu;
2069                         else
2070                                 n += last_lclu - first_lclu + 1;
2071                         last_counted_lclu = last_lclu;
2072                 }
2073                 node = rb_next(&es->rb_node);
2074                 if (!node)
2075                         break;
2076                 es = rb_entry(node, struct extent_status, rb_node);
2077         }
2078
2079         return n;
2080 }
2081
2082 /*
2083  * ext4_es_delayed_clu - count number of clusters containing blocks that
2084  *                       are both delayed and unwritten
2085  *
2086  * @inode - file containing block range
2087  * @lblk - logical block defining start of range
2088  * @len - number of blocks in range
2089  *
2090  * Locking for external use of __es_delayed_clu().
2091  */
2092 unsigned int ext4_es_delayed_clu(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
2093                                  ext4_lblk_t len)
2094 {
2095         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
2096         ext4_lblk_t end;
2097         unsigned int n;
2098
2099         if (len == 0)
2100                 return 0;
2101
2102         end = lblk + len - 1;
2103         WARN_ON(end < lblk);
2104
2105         read_lock(&ei->i_es_lock);
2106
2107         n = __es_delayed_clu(inode, lblk, end);
2108
2109         read_unlock(&ei->i_es_lock);
2110
2111         return n;
2112 }
2113
2114 /*
2115  * __revise_pending - makes, cancels, or leaves unchanged pending cluster
2116  *                    reservations for a specified block range depending
2117  *                    upon the presence or absence of delayed blocks
2118  *                    outside the range within clusters at the ends of the
2119  *                    range
2120  *
2121  * @inode - file containing the range
2122  * @lblk - logical block defining the start of range
2123  * @len  - length of range in blocks
2124  *
2125  * Used after a newly allocated extent is added to the extents status tree.
2126  * Requires that the extents in the range have either written or unwritten
2127  * status.  Must be called while holding i_es_lock.
2128  */
2129 static void __revise_pending(struct inode *inode, ext4_lblk_t lblk,
2130                              ext4_lblk_t len)
2131 {
2132         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
2133         ext4_lblk_t end = lblk + len - 1;
2134         ext4_lblk_t first, last;
2135         bool f_del = false, l_del = false;
2136
2137         if (len == 0)
2138                 return;
2139
2140         /*
2141          * Two cases - block range within single cluster and block range
2142          * spanning two or more clusters.  Note that a cluster belonging
2143          * to a range starting and/or ending on a cluster boundary is treated
2144          * as if it does not contain a delayed extent.  The new range may
2145          * have allocated space for previously delayed blocks out to the
2146          * cluster boundary, requiring that any pre-existing pending
2147          * reservation be canceled.  Because this code only looks at blocks
2148          * outside the range, it should revise pending reservations
2149          * correctly even if the extent represented by the range can't be
2150          * inserted in the extents status tree due to ENOSPC.
2151          */
2152
2153         if (EXT4_B2C(sbi, lblk) == EXT4_B2C(sbi, end)) {
2154                 first = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, lblk);
2155                 if (first != lblk)
2156                         f_del = __es_scan_range(inode, &ext4_es_is_delonly,
2157                                                 first, lblk - 1);
2158                 if (f_del) {
2159                         __insert_pending(inode, first);
2160                 } else {
2161                         last = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, end) +
2162                                sbi->s_cluster_ratio - 1;
2163                         if (last != end)
2164                                 l_del = __es_scan_range(inode,
2165                                                         &ext4_es_is_delonly,
2166                                                         end + 1, last);
2167                         if (l_del)
2168                                 __insert_pending(inode, last);
2169                         else
2170                                 __remove_pending(inode, last);
2171                 }
2172         } else {
2173                 first = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, lblk);
2174                 if (first != lblk)
2175                         f_del = __es_scan_range(inode, &ext4_es_is_delonly,
2176                                                 first, lblk - 1);
2177                 if (f_del)
2178                         __insert_pending(inode, first);
2179                 else
2180                         __remove_pending(inode, first);
2181
2182                 last = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, end) + sbi->s_cluster_ratio - 1;
2183                 if (last != end)
2184                         l_del = __es_scan_range(inode, &ext4_es_is_delonly,
2185                                                 end + 1, last);
2186                 if (l_del)
2187                         __insert_pending(inode, last);
2188                 else
2189                         __remove_pending(inode, last);
2190         }
2191 }