GNU Linux-libre 4.19.211-gnu1
[releases.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
4  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
5  */
6
7
8 /*
9  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
10  */
11
12 #include "ext4_jbd2.h"
13 #include "mballoc.h"
14 #include <linux/log2.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/nospec.h>
18 #include <linux/backing-dev.h>
19 #include <trace/events/ext4.h>
20
21 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
22 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
23
24 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
25 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
26 #endif
27
28 /*
29  * MUSTDO:
30  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
31  *   - search for metadata in few groups
32  *
33  * TODO v4:
34  *   - normalization should take into account whether file is still open
35  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
36  *   - don't normalize tails
37  *   - quota
38  *   - reservation for superuser
39  *
40  * TODO v3:
41  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
42  *   - track min/max extents in each group for better group selection
43  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
44  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
45  *   - error handling
46  */
47
48 /*
49  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
50  * near to the goal(block) value specified.
51  *
52  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
53  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
54  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
55  * would have after allocation, or the current file size, which ever
56  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
57  * select to use the group preallocation. The default value of
58  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
59  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
60  * terms of number of blocks.
61  *
62  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
63  * ensure that we have small files closer together on the disk.
64  *
65  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
66  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
67  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
68  * represented as:
69  *
70  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
71  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
72  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
73  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
74  *
75  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
76  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
77  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
78  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
79  *
80  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
81  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
82  * pa_free.
83  *
84  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
85  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
86  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
87  *
88  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
89  *
90  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
91  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
92  *
93  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
94  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
95  *
96  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
97  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
98  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
99  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
100  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
101  * we can access them through the page cache. The information regarding
102  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
103  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
104  * inode as:
105  *
106  *  {                        page                        }
107  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
108  *
109  *
110  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
111  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
112  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
113  * which is blocks_per_page/2
114  *
115  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
116  * away when the filesystem is unmounted.
117  *
118  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
119  * to locate that many free blocks we return with additional information
120  * regarding rest of the contiguous physical block available
121  *
122  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
123  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
124  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
125  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
126  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
127  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
128  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
129  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
135  * greater than the default mb_group_prealloc.
136  *
137  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
138  *
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
142  *
143  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
144  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
145  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
146  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
147  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
148  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
149  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
150  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
151  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
152  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
153  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
154  * the group specified as the goal value in allocation context via
155  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
156  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
157  * checked.
158  *
159  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
160  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
161  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
162  * subsequent request.
163  */
164
165 /*
166  * mballoc operates on the following data:
167  *  - on-disk bitmap
168  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
169  *  - preallocation descriptors (PAs)
170  *
171  * there are two types of preallocations:
172  *  - inode
173  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
174  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
175  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
176  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
177  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
178  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
179  *    also means that freeing any block within descriptor's range
180  *    must discard all preallocated blocks.
181  *  - locality group
182  *    assigned to specific locality group which does not translate to
183  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
184  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
185  *    it's consumed from the beginning to the end.
186  *
187  * relation between them can be expressed as:
188  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
189  *
190  * this mean blocks mballoc considers used are:
191  *  - allocated blocks (persistent)
192  *  - preallocated blocks (non-persistent)
193  *
194  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
195  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
196  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
197  *
198  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
199  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
200  *
201  * all operations can be expressed as:
202  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
203  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
204  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
205  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
206  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
207  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
208  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
209  *        is used in real operation because we can't know actual used
210  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
211  *
212  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
213  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
214  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
215  * the following knowledge:
216  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
217  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
218  *     nobody can re-allocate that block
219  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
220  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
221  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
222  *     block
223  *
224  * so, now we're building a concurrency table:
225  *  - init buddy vs.
226  *    - new PA
227  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
228  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
229  *    - use inode PA
230  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
231  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
232  *    - discard inode PA
233  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
234  *    - use locality group PA
235  *      again PA-=N must be serialized with init
236  *    - discard locality group PA
237  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
238  *  - new PA vs.
239  *    - use inode PA
240  *      i_data_sem serializes them
241  *    - discard inode PA
242  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
243  *    - use locality group PA
244  *      some mutex should serialize them
245  *    - discard locality group PA
246  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
247  *  - use inode PA
248  *    - use inode PA
249  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
250  *    - discard inode PA
251  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
252  *    - use locality group PA
253  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
254  *    - discard locality group PA
255  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
256  *
257  * now we're ready to make few consequences:
258  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
259  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
260  *  - PA changes only after on-disk bitmap
261  *  - discard must not compete with init. either init is done before
262  *    any discard or they're serialized somehow
263  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
264  *
265  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
266  * in this case, but we should care about concurrent init
267  *
268  */
269
270  /*
271  * Logic in few words:
272  *
273  *  - allocation:
274  *    load group
275  *    find blocks
276  *    mark bits in on-disk bitmap
277  *    release group
278  *
279  *  - use preallocation:
280  *    find proper PA (per-inode or group)
281  *    load group
282  *    mark bits in on-disk bitmap
283  *    release group
284  *    release PA
285  *
286  *  - free:
287  *    load group
288  *    mark bits in on-disk bitmap
289  *    release group
290  *
291  *  - discard preallocations in group:
292  *    mark PAs deleted
293  *    move them onto local list
294  *    load on-disk bitmap
295  *    load group
296  *    remove PA from object (inode or locality group)
297  *    mark free blocks in-core
298  *
299  *  - discard inode's preallocations:
300  */
301
302 /*
303  * Locking rules
304  *
305  * Locks:
306  *  - bitlock on a group        (group)
307  *  - object (inode/locality)   (object)
308  *  - per-pa lock               (pa)
309  *
310  * Paths:
311  *  - new pa
312  *    object
313  *    group
314  *
315  *  - find and use pa:
316  *    pa
317  *
318  *  - release consumed pa:
319  *    pa
320  *    group
321  *    object
322  *
323  *  - generate in-core bitmap:
324  *    group
325  *        pa
326  *
327  *  - discard all for given object (inode, locality group):
328  *    object
329  *        pa
330  *    group
331  *
332  *  - discard all for given group:
333  *    group
334  *        pa
335  *    group
336  *        object
337  *
338  */
339 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
341 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
342
343 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
344  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
345  * each unique s_blocksize_bits */
346 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
347 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
348
349 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
350         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
351         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
352         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
353 };
354
355 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
356                                         ext4_group_t group);
357 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
358                                                 ext4_group_t group);
359
360 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
361 {
362 #if BITS_PER_LONG == 64
363         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
364         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
365 #elif BITS_PER_LONG == 32
366         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
367         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
368 #else
369 #error "how many bits you are?!"
370 #endif
371         return addr;
372 }
373
374 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
375 {
376         /*
377          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
378          * needs unsigned long aligned address
379          */
380         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
381         return ext4_test_bit(bit, addr);
382 }
383
384 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
385 {
386         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
387         ext4_set_bit(bit, addr);
388 }
389
390 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
391 {
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         ext4_clear_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
403 {
404         int fix = 0, ret, tmpmax;
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
406         tmpmax = max + fix;
407         start += fix;
408
409         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
410         if (ret > max)
411                 return max;
412         return ret;
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
416 {
417         int fix = 0, ret, tmpmax;
418         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
419         tmpmax = max + fix;
420         start += fix;
421
422         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
429 {
430         char *bb;
431
432         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
433         BUG_ON(max == NULL);
434
435         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
436                 *max = 0;
437                 return NULL;
438         }
439
440         /* at order 0 we see each particular block */
441         if (order == 0) {
442                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
443                 return e4b->bd_bitmap;
444         }
445
446         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
447         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
448
449         return bb;
450 }
451
452 #ifdef DOUBLE_CHECK
453 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
454                            int first, int count)
455 {
456         int i;
457         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
458
459         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
460                 return;
461         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
462         for (i = 0; i < count; i++) {
463                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
464                         ext4_fsblk_t blocknr;
465
466                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
467                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
468                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
469                                               inode ? inode->i_ino : 0,
470                                               blocknr,
471                                               "freeing block already freed "
472                                               "(bit %u)",
473                                               first + i);
474                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
475                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
476                 }
477                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
478         }
479 }
480
481 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
482 {
483         int i;
484
485         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
486                 return;
487         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
488         for (i = 0; i < count; i++) {
489                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
490                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
491         }
492 }
493
494 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
495 {
496         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
497                 unsigned char *b1, *b2;
498                 int i;
499                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
500                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
501                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
502                         if (b1[i] != b2[i]) {
503                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
504                                          "corruption in group %u "
505                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
506                                          "on disk/prealloc",
507                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
508                                 BUG();
509                         }
510                 }
511         }
512 }
513
514 #else
515 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
516                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
517 {
518         return;
519 }
520 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
521                                                 int first, int count)
522 {
523         return;
524 }
525 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
526 {
527         return;
528 }
529 #endif
530
531 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
532
533 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
534 do {                                                                    \
535         if (!(assert)) {                                                \
536                 printk(KERN_EMERG                                       \
537                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
538                         function, file, line, # assert);                \
539                 BUG();                                                  \
540         }                                                               \
541 } while (0)
542
543 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
544                                 const char *function, int line)
545 {
546         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
547         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
548         int max;
549         int max2;
550         int i;
551         int j;
552         int k;
553         int count;
554         struct ext4_group_info *grp;
555         int fragments = 0;
556         int fstart;
557         struct list_head *cur;
558         void *buddy;
559         void *buddy2;
560
561         {
562                 static int mb_check_counter;
563                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
564                         return 0;
565         }
566
567         while (order > 1) {
568                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
569                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
570                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
571                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
572                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
573                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
574
575                 count = 0;
576                 for (i = 0; i < max; i++) {
577
578                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
579                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
580                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
581                                         MB_CHECK_ASSERT(
582                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
583                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
584                                         MB_CHECK_ASSERT(
585                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
586                                 }
587                                 continue;
588                         }
589
590                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
591                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
592                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
593
594                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
595                                 k = (i * (1 << order)) + j;
596                                 MB_CHECK_ASSERT(
597                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
598                         }
599                         count++;
600                 }
601                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
602                 order--;
603         }
604
605         fstart = -1;
606         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
607         for (i = 0; i < max; i++) {
608                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
609                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
610                         if (fstart == -1) {
611                                 fragments++;
612                                 fstart = i;
613                         }
614                         continue;
615                 }
616                 fstart = -1;
617                 /* check used bits only */
618                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
619                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
620                         k = i >> j;
621                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
622                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
623                 }
624         }
625         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
626         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
627
628         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
629         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
630                 ext4_group_t groupnr;
631                 struct ext4_prealloc_space *pa;
632                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
633                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
634                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
635                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
636                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
637         }
638         return 0;
639 }
640 #undef MB_CHECK_ASSERT
641 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
642                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
643 #else
644 #define mb_check_buddy(e4b)
645 #endif
646
647 /*
648  * Divide blocks started from @first with length @len into
649  * smaller chunks with power of 2 blocks.
650  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
651  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
652  */
653 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
654                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
655                                         struct ext4_group_info *grp)
656 {
657         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
658         ext4_grpblk_t min;
659         ext4_grpblk_t max;
660         ext4_grpblk_t chunk;
661         unsigned int border;
662
663         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
664
665         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
666
667         while (len > 0) {
668                 /* find how many blocks can be covered since this position */
669                 max = ffs(first | border) - 1;
670
671                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
672                 min = fls(len) - 1;
673
674                 if (max < min)
675                         min = max;
676                 chunk = 1 << min;
677
678                 /* mark multiblock chunks only */
679                 grp->bb_counters[min]++;
680                 if (min > 0)
681                         mb_clear_bit(first >> min,
682                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
683
684                 len -= chunk;
685                 first += chunk;
686         }
687 }
688
689 /*
690  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
691  * group.
692  */
693 static void
694 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
695 {
696         int i;
697         int bits;
698
699         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
700
701         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
702         for (i = bits; i >= 0; i--) {
703                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
704                         grp->bb_largest_free_order = i;
705                         break;
706                 }
707         }
708 }
709
710 static noinline_for_stack
711 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
712                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
713 {
714         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
715         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
716         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
717         ext4_grpblk_t i = 0;
718         ext4_grpblk_t first;
719         ext4_grpblk_t len;
720         unsigned free = 0;
721         unsigned fragments = 0;
722         unsigned long long period = get_cycles();
723
724         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
725          * of on-disk bitmap and preallocations */
726         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
727         grp->bb_first_free = i;
728         while (i < max) {
729                 fragments++;
730                 first = i;
731                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
732                 len = i - first;
733                 free += len;
734                 if (len > 1)
735                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
736                 else
737                         grp->bb_counters[0]++;
738                 if (i < max)
739                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
740         }
741         grp->bb_fragments = fragments;
742
743         if (free != grp->bb_free) {
744                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
745                                       "block bitmap and bg descriptor "
746                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
747                                       free, grp->bb_free);
748                 /*
749                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
750                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
751                  */
752                 grp->bb_free = free;
753                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
754                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
755         }
756         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
757
758         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
759
760         period = get_cycles() - period;
761         spin_lock(&sbi->s_bal_lock);
762         sbi->s_mb_buddies_generated++;
763         sbi->s_mb_generation_time += period;
764         spin_unlock(&sbi->s_bal_lock);
765 }
766
767 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
768 {
769         int count;
770         int order = 1;
771         void *buddy;
772
773         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
774                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
775         }
776         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
777         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
778                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
779                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
780
781         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
782                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
783 }
784
785 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
786  * for convenience. The information regarding each group
787  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
788  * block bitmap and buddy information. The information are
789  * stored in the inode as
790  *
791  * {                        page                        }
792  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
793  *
794  *
795  * one block each for bitmap and buddy information.
796  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
797  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
798  * So it can have information regarding groups_per_page which
799  * is blocks_per_page/2
800  *
801  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
802  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
803  */
804
805 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
806 {
807         ext4_group_t ngroups;
808         int blocksize;
809         int blocks_per_page;
810         int groups_per_page;
811         int err = 0;
812         int i;
813         ext4_group_t first_group, group;
814         int first_block;
815         struct super_block *sb;
816         struct buffer_head *bhs;
817         struct buffer_head **bh = NULL;
818         struct inode *inode;
819         char *data;
820         char *bitmap;
821         struct ext4_group_info *grinfo;
822
823         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
824
825         inode = page->mapping->host;
826         sb = inode->i_sb;
827         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
828         blocksize = i_blocksize(inode);
829         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
830
831         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
832         if (groups_per_page == 0)
833                 groups_per_page = 1;
834
835         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
836         if (groups_per_page > 1) {
837                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
838                 bh = kzalloc(i, gfp);
839                 if (bh == NULL) {
840                         err = -ENOMEM;
841                         goto out;
842                 }
843         } else
844                 bh = &bhs;
845
846         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
847
848         /* read all groups the page covers into the cache */
849         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
850                 if (group >= ngroups)
851                         break;
852
853                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
854                 /*
855                  * If page is uptodate then we came here after online resize
856                  * which added some new uninitialized group info structs, so
857                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
858                  * which may be currently in use by an allocating task.
859                  */
860                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
861                         bh[i] = NULL;
862                         continue;
863                 }
864                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
865                 if (IS_ERR(bh[i])) {
866                         err = PTR_ERR(bh[i]);
867                         bh[i] = NULL;
868                         goto out;
869                 }
870                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
871         }
872
873         /* wait for I/O completion */
874         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
875                 int err2;
876
877                 if (!bh[i])
878                         continue;
879                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
880                 if (!err)
881                         err = err2;
882         }
883
884         first_block = page->index * blocks_per_page;
885         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
886                 group = (first_block + i) >> 1;
887                 if (group >= ngroups)
888                         break;
889
890                 if (!bh[group - first_group])
891                         /* skip initialized uptodate buddy */
892                         continue;
893
894                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
895                         /* Skip faulty bitmaps */
896                         continue;
897                 err = 0;
898
899                 /*
900                  * data carry information regarding this
901                  * particular group in the format specified
902                  * above
903                  *
904                  */
905                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
906                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
907
908                 /*
909                  * We place the buddy block and bitmap block
910                  * close together
911                  */
912                 if ((first_block + i) & 1) {
913                         /* this is block of buddy */
914                         BUG_ON(incore == NULL);
915                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
916                                 group, page->index, i * blocksize);
917                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
918                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
919                         grinfo->bb_fragments = 0;
920                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
921                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
922                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
923                         /*
924                          * incore got set to the group block bitmap below
925                          */
926                         ext4_lock_group(sb, group);
927                         /* init the buddy */
928                         memset(data, 0xff, blocksize);
929                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
930                         ext4_unlock_group(sb, group);
931                         incore = NULL;
932                 } else {
933                         /* this is block of bitmap */
934                         BUG_ON(incore != NULL);
935                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
936                                 group, page->index, i * blocksize);
937                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
938
939                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
940                         ext4_lock_group(sb, group);
941                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
942
943                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
944                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
945                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
946                         ext4_unlock_group(sb, group);
947
948                         /* set incore so that the buddy information can be
949                          * generated using this
950                          */
951                         incore = data;
952                 }
953         }
954         SetPageUptodate(page);
955
956 out:
957         if (bh) {
958                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
959                         brelse(bh[i]);
960                 if (bh != &bhs)
961                         kfree(bh);
962         }
963         return err;
964 }
965
966 /*
967  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
968  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
969  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
970  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
971  */
972 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
973                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
974 {
975         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
976         int block, pnum, poff;
977         int blocks_per_page;
978         struct page *page;
979
980         e4b->bd_buddy_page = NULL;
981         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
982
983         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
984         /*
985          * the buddy cache inode stores the block bitmap
986          * and buddy information in consecutive blocks.
987          * So for each group we need two blocks.
988          */
989         block = group * 2;
990         pnum = block / blocks_per_page;
991         poff = block % blocks_per_page;
992         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
993         if (!page)
994                 return -ENOMEM;
995         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
996         e4b->bd_bitmap_page = page;
997         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
998
999         if (blocks_per_page >= 2) {
1000                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1001                 return 0;
1002         }
1003
1004         block++;
1005         pnum = block / blocks_per_page;
1006         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1007         if (!page)
1008                 return -ENOMEM;
1009         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1010         e4b->bd_buddy_page = page;
1011         return 0;
1012 }
1013
1014 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1015 {
1016         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1017                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1018                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1019         }
1020         if (e4b->bd_buddy_page) {
1021                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1022                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1028  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1029  * calling this routine!
1030  */
1031 static noinline_for_stack
1032 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1033 {
1034
1035         struct ext4_group_info *this_grp;
1036         struct ext4_buddy e4b;
1037         struct page *page;
1038         int ret = 0;
1039
1040         might_sleep();
1041         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1042         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1043         /*
1044          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1045          * page which map to the group from which we are already
1046          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1047          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1048          * would have pinned buddy page to page cache.
1049          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1050          * page accessed.
1051          */
1052         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1053         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1054                 /*
1055                  * somebody initialized the group
1056                  * return without doing anything
1057                  */
1058                 goto err;
1059         }
1060
1061         page = e4b.bd_bitmap_page;
1062         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1063         if (ret)
1064                 goto err;
1065         if (!PageUptodate(page)) {
1066                 ret = -EIO;
1067                 goto err;
1068         }
1069
1070         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1071                 /*
1072                  * If both the bitmap and buddy are in
1073                  * the same page we don't need to force
1074                  * init the buddy
1075                  */
1076                 ret = 0;
1077                 goto err;
1078         }
1079         /* init buddy cache */
1080         page = e4b.bd_buddy_page;
1081         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1082         if (ret)
1083                 goto err;
1084         if (!PageUptodate(page)) {
1085                 ret = -EIO;
1086                 goto err;
1087         }
1088 err:
1089         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1090         return ret;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1095  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1096  * calling this routine!
1097  */
1098 static noinline_for_stack int
1099 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1100                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1101 {
1102         int blocks_per_page;
1103         int block;
1104         int pnum;
1105         int poff;
1106         struct page *page;
1107         int ret;
1108         struct ext4_group_info *grp;
1109         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1110         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1111
1112         might_sleep();
1113         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1114
1115         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1116         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1117
1118         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1119         e4b->bd_info = grp;
1120         e4b->bd_sb = sb;
1121         e4b->bd_group = group;
1122         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1123         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1124
1125         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1126                 /*
1127                  * we need full data about the group
1128                  * to make a good selection
1129                  */
1130                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1131                 if (ret)
1132                         return ret;
1133         }
1134
1135         /*
1136          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1137          * and buddy information in consecutive blocks.
1138          * So for each group we need two blocks.
1139          */
1140         block = group * 2;
1141         pnum = block / blocks_per_page;
1142         poff = block % blocks_per_page;
1143
1144         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1145          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1146         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1147         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1148                 if (page)
1149                         /*
1150                          * drop the page reference and try
1151                          * to get the page with lock. If we
1152                          * are not uptodate that implies
1153                          * somebody just created the page but
1154                          * is yet to initialize the same. So
1155                          * wait for it to initialize.
1156                          */
1157                         put_page(page);
1158                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1159                 if (page) {
1160                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1161                         if (!PageUptodate(page)) {
1162                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1163                                 if (ret) {
1164                                         unlock_page(page);
1165                                         goto err;
1166                                 }
1167                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1168                                                (poff * sb->s_blocksize));
1169                         }
1170                         unlock_page(page);
1171                 }
1172         }
1173         if (page == NULL) {
1174                 ret = -ENOMEM;
1175                 goto err;
1176         }
1177         if (!PageUptodate(page)) {
1178                 ret = -EIO;
1179                 goto err;
1180         }
1181
1182         /* Pages marked accessed already */
1183         e4b->bd_bitmap_page = page;
1184         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1185
1186         block++;
1187         pnum = block / blocks_per_page;
1188         poff = block % blocks_per_page;
1189
1190         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1191         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1192                 if (page)
1193                         put_page(page);
1194                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1195                 if (page) {
1196                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1197                         if (!PageUptodate(page)) {
1198                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1199                                                          gfp);
1200                                 if (ret) {
1201                                         unlock_page(page);
1202                                         goto err;
1203                                 }
1204                         }
1205                         unlock_page(page);
1206                 }
1207         }
1208         if (page == NULL) {
1209                 ret = -ENOMEM;
1210                 goto err;
1211         }
1212         if (!PageUptodate(page)) {
1213                 ret = -EIO;
1214                 goto err;
1215         }
1216
1217         /* Pages marked accessed already */
1218         e4b->bd_buddy_page = page;
1219         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1220
1221         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1222         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1223
1224         return 0;
1225
1226 err:
1227         if (page)
1228                 put_page(page);
1229         if (e4b->bd_bitmap_page)
1230                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1231         if (e4b->bd_buddy_page)
1232                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1233         e4b->bd_buddy = NULL;
1234         e4b->bd_bitmap = NULL;
1235         return ret;
1236 }
1237
1238 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1239                               struct ext4_buddy *e4b)
1240 {
1241         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1242 }
1243
1244 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1245 {
1246         if (e4b->bd_bitmap_page)
1247                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1248         if (e4b->bd_buddy_page)
1249                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1250 }
1251
1252
1253 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1254 {
1255         int order = 1;
1256         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1257         void *bb;
1258
1259         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1260         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1261
1262         bb = e4b->bd_buddy;
1263         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1264                 block = block >> 1;
1265                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1266                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1267                         return order;
1268                 }
1269                 bb += bb_incr;
1270                 bb_incr >>= 1;
1271                 order++;
1272         }
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1277 {
1278         __u32 *addr;
1279
1280         len = cur + len;
1281         while (cur < len) {
1282                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1283                         /* fast path: clear whole word at once */
1284                         addr = bm + (cur >> 3);
1285                         *addr = 0;
1286                         cur += 32;
1287                         continue;
1288                 }
1289                 mb_clear_bit(cur, bm);
1290                 cur++;
1291         }
1292 }
1293
1294 /* clear bits in given range
1295  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1296  */
1297 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1298 {
1299         __u32 *addr;
1300         int zero_bit = -1;
1301
1302         len = cur + len;
1303         while (cur < len) {
1304                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1305                         /* fast path: clear whole word at once */
1306                         addr = bm + (cur >> 3);
1307                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1308                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1309                         *addr = 0;
1310                         cur += 32;
1311                         continue;
1312                 }
1313                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1314                         zero_bit = cur;
1315                 cur++;
1316         }
1317
1318         return zero_bit;
1319 }
1320
1321 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1322 {
1323         __u32 *addr;
1324
1325         len = cur + len;
1326         while (cur < len) {
1327                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1328                         /* fast path: set whole word at once */
1329                         addr = bm + (cur >> 3);
1330                         *addr = 0xffffffff;
1331                         cur += 32;
1332                         continue;
1333                 }
1334                 mb_set_bit(cur, bm);
1335                 cur++;
1336         }
1337 }
1338
1339 /*
1340  * _________________________________________________________________ */
1341
1342 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1343 {
1344         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1345                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1346                 (*bit) -= side;
1347                 return 1;
1348         }
1349         else {
1350                 (*bit) += side;
1351                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1352                 return -1;
1353         }
1354 }
1355
1356 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1357 {
1358         int max;
1359         int order = 1;
1360         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1361
1362         while (buddy) {
1363                 void *buddy2;
1364
1365                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1366                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1367                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1368                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1369                  * align with upper layer and then go up.
1370                  * Releasing entire group is all about clearing
1371                  * single bit of highest order buddy.
1372                  */
1373
1374                 /* Example:
1375                  * ---------------------------------
1376                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1377                  * ---------------------------------
1378                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1379                  * ---------------------------------
1380                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1381                  *      \_____________________/
1382                  *
1383                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1384                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1385                  * decrease bb_counters and extend range to
1386                  * [0; 6]
1387                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1388                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1389                  * [0; 5].
1390                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1391                  */
1392
1393
1394                 if (first & 1)
1395                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1396                 if (!(last & 1))
1397                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1398                 if (first > last)
1399                         break;
1400                 order++;
1401
1402                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1403                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1404                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1405                         break;
1406                 }
1407                 first >>= 1;
1408                 last >>= 1;
1409                 buddy = buddy2;
1410         }
1411 }
1412
1413 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1414                            int first, int count)
1415 {
1416         int left_is_free = 0;
1417         int right_is_free = 0;
1418         int block;
1419         int last = first + count - 1;
1420         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1421
1422         if (WARN_ON(count == 0))
1423                 return;
1424         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1425         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1426         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1427         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1428                 return;
1429
1430         mb_check_buddy(e4b);
1431         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1432
1433         e4b->bd_info->bb_free += count;
1434         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1435                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1436
1437         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1438          * clear range and then check right neighbour
1439          */
1440         if (first != 0)
1441                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1442         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1443         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1444                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1445
1446         if (unlikely(block != -1)) {
1447                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1448                 ext4_fsblk_t blocknr;
1449
1450                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1451                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1452                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1453                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1454                                       blocknr,
1455                                       "freeing already freed block "
1456                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1457                                       block);
1458                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1459                                 EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1460                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1461                 goto done;
1462         }
1463
1464         /* let's maintain fragments counter */
1465         if (left_is_free && right_is_free)
1466                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1467         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1468                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1469
1470         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1471          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1472          * zero order checks.
1473          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1474          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1475          */
1476         if (first & 1) {
1477                 first += !left_is_free;
1478                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1479         }
1480         if (!(last & 1)) {
1481                 last -= !right_is_free;
1482                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1483         }
1484
1485         if (first <= last)
1486                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1487
1488 done:
1489         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1490         mb_check_buddy(e4b);
1491 }
1492
1493 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1494                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1495 {
1496         int next = block;
1497         int max, order;
1498         void *buddy;
1499
1500         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1501         BUG_ON(ex == NULL);
1502
1503         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1504         BUG_ON(buddy == NULL);
1505         BUG_ON(block >= max);
1506         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1507                 ex->fe_len = 0;
1508                 ex->fe_start = 0;
1509                 ex->fe_group = 0;
1510                 return 0;
1511         }
1512
1513         /* find actual order */
1514         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1515         block = block >> order;
1516
1517         ex->fe_len = 1 << order;
1518         ex->fe_start = block << order;
1519         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1520
1521         /* calc difference from given start */
1522         next = next - ex->fe_start;
1523         ex->fe_len -= next;
1524         ex->fe_start += next;
1525
1526         while (needed > ex->fe_len &&
1527                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1528
1529                 if (block + 1 >= max)
1530                         break;
1531
1532                 next = (block + 1) * (1 << order);
1533                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1534                         break;
1535
1536                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1537
1538                 block = next >> order;
1539                 ex->fe_len += 1 << order;
1540         }
1541
1542         if (ex->fe_start + ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(e4b->bd_sb)) {
1543                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1544                 WARN_ON(1);
1545                 ext4_grp_locked_error(e4b->bd_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1546                         "corruption or bug in mb_find_extent "
1547                         "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1548                         block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1549                         ex->fe_len, ex->fe_logical);
1550                 ex->fe_len = 0;
1551                 ex->fe_start = 0;
1552                 ex->fe_group = 0;
1553         }
1554         return ex->fe_len;
1555 }
1556
1557 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1558 {
1559         int ord;
1560         int mlen = 0;
1561         int max = 0;
1562         int cur;
1563         int start = ex->fe_start;
1564         int len = ex->fe_len;
1565         unsigned ret = 0;
1566         int len0 = len;
1567         void *buddy;
1568
1569         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1570         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1571         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1572         mb_check_buddy(e4b);
1573         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1574
1575         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1576         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1577                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1578
1579         /* let's maintain fragments counter */
1580         if (start != 0)
1581                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1582         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1583                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1584         if (mlen && max)
1585                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1586         else if (!mlen && !max)
1587                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1588
1589         /* let's maintain buddy itself */
1590         while (len) {
1591                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1592
1593                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1594                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1595                         mlen = 1 << ord;
1596                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1597                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1598                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1599                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1600                         start += mlen;
1601                         len -= mlen;
1602                         BUG_ON(len < 0);
1603                         continue;
1604                 }
1605
1606                 /* store for history */
1607                 if (ret == 0)
1608                         ret = len | (ord << 16);
1609
1610                 /* we have to split large buddy */
1611                 BUG_ON(ord <= 0);
1612                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1613                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1614                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1615
1616                 ord--;
1617                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1618                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1619                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1620                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1621                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1622                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1623         }
1624         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1625
1626         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1627         mb_check_buddy(e4b);
1628
1629         return ret;
1630 }
1631
1632 /*
1633  * Must be called under group lock!
1634  */
1635 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1636                                         struct ext4_buddy *e4b)
1637 {
1638         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1639         int ret;
1640
1641         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1642         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1643
1644         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1645         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1646         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1647
1648         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1649          * allocated blocks for history */
1650         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1651
1652         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1653         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1654         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1655
1656         /*
1657          * take the page reference. We want the page to be pinned
1658          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1659          * group until we update the bitmap. That would mean we
1660          * double allocate blocks. The reference is dropped
1661          * in ext4_mb_release_context
1662          */
1663         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1664         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1665         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1666         get_page(ac->ac_buddy_page);
1667         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1668         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1669                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1670                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1671                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1672                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1673         }
1674 }
1675
1676 /*
1677  * regular allocator, for general purposes allocation
1678  */
1679
1680 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1681                                         struct ext4_buddy *e4b,
1682                                         int finish_group)
1683 {
1684         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1685         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1686         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1687         struct ext4_free_extent ex;
1688         int max;
1689
1690         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1691                 return;
1692         /*
1693          * We don't want to scan for a whole year
1694          */
1695         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1696                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1697                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1698                 return;
1699         }
1700
1701         /*
1702          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1703          */
1704         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1705                 return;
1706
1707         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1708                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1709                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1710                  * when it was found (within this lock-unlock
1711                  * period or not) */
1712                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1713                 if (max >= gex->fe_len) {
1714                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1715                         return;
1716                 }
1717         }
1718 }
1719
1720 /*
1721  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1722  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1723  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1724  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1725  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1726  * mballoc can't find good enough extent.
1727  *
1728  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1729  */
1730 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1731                                         struct ext4_free_extent *ex,
1732                                         struct ext4_buddy *e4b)
1733 {
1734         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1735         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1736
1737         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1738         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1739         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1740         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1741
1742         ac->ac_found++;
1743
1744         /*
1745          * The special case - take what you catch first
1746          */
1747         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1748                 *bex = *ex;
1749                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1750                 return;
1751         }
1752
1753         /*
1754          * Let's check whether the chuck is good enough
1755          */
1756         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1757                 *bex = *ex;
1758                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1759                 return;
1760         }
1761
1762         /*
1763          * If this is first found extent, just store it in the context
1764          */
1765         if (bex->fe_len == 0) {
1766                 *bex = *ex;
1767                 return;
1768         }
1769
1770         /*
1771          * If new found extent is better, store it in the context
1772          */
1773         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1774                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1775                  * larger than previous best one is better */
1776                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1777                         *bex = *ex;
1778         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1779                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1780                  * an extent that still satisfy the request, but is
1781                  * smaller than previous one */
1782                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1783                         *bex = *ex;
1784         }
1785
1786         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1787 }
1788
1789 static noinline_for_stack
1790 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1791                                         struct ext4_buddy *e4b)
1792 {
1793         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1794         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1795         int max;
1796         int err;
1797
1798         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1799         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1800         if (err)
1801                 return err;
1802
1803         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1804         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1805
1806         if (max > 0) {
1807                 ac->ac_b_ex = ex;
1808                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1809         }
1810
1811         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1812         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1813
1814         return 0;
1815 }
1816
1817 static noinline_for_stack
1818 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1819                                 struct ext4_buddy *e4b)
1820 {
1821         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1822         int max;
1823         int err;
1824         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1825         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1826         struct ext4_free_extent ex;
1827
1828         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1829                 return 0;
1830         if (grp->bb_free == 0)
1831                 return 0;
1832
1833         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1834         if (err)
1835                 return err;
1836
1837         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1838                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1839                 return 0;
1840         }
1841
1842         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1843         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1844                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1845         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1846
1847         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1848                 ext4_fsblk_t start;
1849
1850                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1851                         ex.fe_start;
1852                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1853                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1854                         ac->ac_found++;
1855                         ac->ac_b_ex = ex;
1856                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1857                 }
1858         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1859                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1860                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1861                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1862                 ac->ac_found++;
1863                 ac->ac_b_ex = ex;
1864                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1865         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1866                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1867                  * number of blocks to an existing extent */
1868                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1869                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1870                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1871                 ac->ac_found++;
1872                 ac->ac_b_ex = ex;
1873                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1874         }
1875         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1876         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1877
1878         return 0;
1879 }
1880
1881 /*
1882  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1883  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1884  */
1885 static noinline_for_stack
1886 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1887                                         struct ext4_buddy *e4b)
1888 {
1889         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1890         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1891         void *buddy;
1892         int i;
1893         int k;
1894         int max;
1895
1896         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1897         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1898                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1899                         continue;
1900
1901                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1902                 BUG_ON(buddy == NULL);
1903
1904                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1905                 if (k >= max) {
1906                         ext4_grp_locked_error(ac->ac_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1907                                 "%d free clusters of order %d. But found 0",
1908                                 grp->bb_counters[i], i);
1909                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(ac->ac_sb,
1910                                          e4b->bd_group,
1911                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1912                         break;
1913                 }
1914                 ac->ac_found++;
1915
1916                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1917                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1918                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1919
1920                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1921
1922                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1923
1924                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1925                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1926
1927                 break;
1928         }
1929 }
1930
1931 /*
1932  * The routine scans the group and measures all found extents.
1933  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1934  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1935  */
1936 static noinline_for_stack
1937 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1938                                         struct ext4_buddy *e4b)
1939 {
1940         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1941         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1942         struct ext4_free_extent ex;
1943         int i;
1944         int free;
1945
1946         free = e4b->bd_info->bb_free;
1947         if (WARN_ON(free <= 0))
1948                 return;
1949
1950         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1951
1952         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1953                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1954                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1955                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1956                         /*
1957                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1958                          * free blocks even though group info says we
1959                          * we have free blocks
1960                          */
1961                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1962                                         "%d free clusters as per "
1963                                         "group info. But bitmap says 0",
1964                                         free);
1965                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1966                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1967                         break;
1968                 }
1969
1970                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1971                 if (WARN_ON(ex.fe_len <= 0))
1972                         break;
1973                 if (free < ex.fe_len) {
1974                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1975                                         "%d free clusters as per "
1976                                         "group info. But got %d blocks",
1977                                         free, ex.fe_len);
1978                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1979                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1980                         /*
1981                          * The number of free blocks differs. This mostly
1982                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1983                          * without claiming the space.
1984                          */
1985                         break;
1986                 }
1987                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1988                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1989
1990                 i += ex.fe_len;
1991                 free -= ex.fe_len;
1992         }
1993
1994         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1995 }
1996
1997 /*
1998  * This is a special case for storages like raid5
1999  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
2000  */
2001 static noinline_for_stack
2002 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
2003                                  struct ext4_buddy *e4b)
2004 {
2005         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2006         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2007         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2008         struct ext4_free_extent ex;
2009         ext4_fsblk_t first_group_block;
2010         ext4_fsblk_t a;
2011         ext4_grpblk_t i;
2012         int max;
2013
2014         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2015
2016         /* find first stripe-aligned block in group */
2017         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2018
2019         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2020         do_div(a, sbi->s_stripe);
2021         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2022
2023         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2024                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2025                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2026                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2027                                 ac->ac_found++;
2028                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2029                                 ac->ac_b_ex = ex;
2030                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2031                                 break;
2032                         }
2033                 }
2034                 i += sbi->s_stripe;
2035         }
2036 }
2037
2038 /*
2039  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2040  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2041  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2042  * error code when something goes wrong.
2043  */
2044 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2045                                 ext4_group_t group, int cr)
2046 {
2047         unsigned free, fragments;
2048         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2049         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2050
2051         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2052
2053         free = grp->bb_free;
2054         if (free == 0)
2055                 return 0;
2056         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2057                 return 0;
2058
2059         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2060                 return 0;
2061
2062         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2063         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2064                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2065                 if (ret)
2066                         return ret;
2067         }
2068
2069         fragments = grp->bb_fragments;
2070         if (fragments == 0)
2071                 return 0;
2072
2073         switch (cr) {
2074         case 0:
2075                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2076
2077                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2078                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2079                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2080                     ((group % flex_size) == 0))
2081                         return 0;
2082
2083                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2084                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2085                         return 1;
2086
2087                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2088                         return 0;
2089
2090                 return 1;
2091         case 1:
2092                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2093                         return 1;
2094                 break;
2095         case 2:
2096                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2097                         return 1;
2098                 break;
2099         case 3:
2100                 return 1;
2101         default:
2102                 BUG();
2103         }
2104
2105         return 0;
2106 }
2107
2108 static noinline_for_stack int
2109 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2110 {
2111         ext4_group_t ngroups, group, i;
2112         int cr;
2113         int err = 0, first_err = 0;
2114         struct ext4_sb_info *sbi;
2115         struct super_block *sb;
2116         struct ext4_buddy e4b;
2117
2118         sb = ac->ac_sb;
2119         sbi = EXT4_SB(sb);
2120         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2121         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2122         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2123                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2124
2125         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2126
2127         /* first, try the goal */
2128         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2129         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2130                 goto out;
2131
2132         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2133                 goto out;
2134
2135         /*
2136          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2137          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2138          * try exact allocation using buddy.
2139          */
2140         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2141         ac->ac_2order = 0;
2142         /*
2143          * We search using buddy data only if the order of the request
2144          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2145          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2146          * We also support searching for power-of-two requests only for
2147          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2148          */
2149         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2150                 /*
2151                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2152                  */
2153                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2154                         ac->ac_2order = array_index_nospec(i - 1,
2155                                                            sb->s_blocksize_bits + 2);
2156         }
2157
2158         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2159         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2160                 /* TBD: may be hot point */
2161                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2162                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2163                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2164                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2165         }
2166
2167         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2168         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2169         /*
2170          * cr == 0 try to get exact allocation,
2171          * cr == 3  try to get anything
2172          */
2173 repeat:
2174         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2175                 ac->ac_criteria = cr;
2176                 /*
2177                  * searching for the right group start
2178                  * from the goal value specified
2179                  */
2180                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2181
2182                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2183                         int ret = 0;
2184                         cond_resched();
2185                         /*
2186                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2187                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2188                          */
2189                         if (group >= ngroups)
2190                                 group = 0;
2191
2192                         /* This now checks without needing the buddy page */
2193                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2194                         if (ret <= 0) {
2195                                 if (!first_err)
2196                                         first_err = ret;
2197                                 continue;
2198                         }
2199
2200                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2201                         if (err)
2202                                 goto out;
2203
2204                         ext4_lock_group(sb, group);
2205
2206                         /*
2207                          * We need to check again after locking the
2208                          * block group
2209                          */
2210                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2211                         if (ret <= 0) {
2212                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2213                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2214                                 if (!first_err)
2215                                         first_err = ret;
2216                                 continue;
2217                         }
2218
2219                         ac->ac_groups_scanned++;
2220                         if (cr == 0)
2221                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2222                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2223                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2224                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2225                         else
2226                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2227
2228                         ext4_unlock_group(sb, group);
2229                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2230
2231                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2232                                 break;
2233                 }
2234         }
2235
2236         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2237             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2238                 /*
2239                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2240                  * the best chunk we've found so far
2241                  */
2242
2243                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2244                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2245                         /*
2246                          * Someone more lucky has already allocated it.
2247                          * The only thing we can do is just take first
2248                          * found block(s)
2249                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2250                          */
2251                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2252                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2253                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2254                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2255                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2256                         cr = 3;
2257                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2258                         goto repeat;
2259                 }
2260         }
2261 out:
2262         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2263                 err = first_err;
2264         return err;
2265 }
2266
2267 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2268 {
2269         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2270         ext4_group_t group;
2271
2272         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2273                 return NULL;
2274         group = *pos + 1;
2275         return (void *) ((unsigned long) group);
2276 }
2277
2278 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2279 {
2280         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2281         ext4_group_t group;
2282
2283         ++*pos;
2284         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2285                 return NULL;
2286         group = *pos + 1;
2287         return (void *) ((unsigned long) group);
2288 }
2289
2290 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2291 {
2292         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2293         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2294         int i;
2295         int err, buddy_loaded = 0;
2296         struct ext4_buddy e4b;
2297         struct ext4_group_info *grinfo;
2298         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2299                                              sb->s_blocksize_bits,
2300                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2301         struct sg {
2302                 struct ext4_group_info info;
2303                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2304         } sg;
2305
2306         group--;
2307         if (group == 0)
2308                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2309                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2310                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2311
2312         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2313                 sizeof(struct ext4_group_info);
2314
2315         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2316         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2317         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2318                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2319                 if (err) {
2320                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2321                         return 0;
2322                 }
2323                 buddy_loaded = 1;
2324         }
2325
2326         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2327
2328         if (buddy_loaded)
2329                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2330
2331         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2332                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2333         for (i = 0; i <= 13; i++)
2334                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2335                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2336         seq_printf(seq, " ]\n");
2337
2338         return 0;
2339 }
2340
2341 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2342 {
2343 }
2344
2345 const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2346         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2347         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2348         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2349         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2350 };
2351
2352 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2353 {
2354         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2355         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2356
2357         BUG_ON(!cachep);
2358         return cachep;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2363  * of groups
2364  */
2365 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2366 {
2367         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2368         unsigned size;
2369         struct ext4_group_info ***old_groupinfo, ***new_groupinfo;
2370
2371         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2372                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2373         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2374                 return 0;
2375
2376         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2377         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2378         if (!new_groupinfo) {
2379                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2380                 return -ENOMEM;
2381         }
2382         rcu_read_lock();
2383         old_groupinfo = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2384         if (old_groupinfo)
2385                 memcpy(new_groupinfo, old_groupinfo,
2386                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2387         rcu_read_unlock();
2388         rcu_assign_pointer(sbi->s_group_info, new_groupinfo);
2389         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2390         if (old_groupinfo)
2391                 ext4_kvfree_array_rcu(old_groupinfo);
2392         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2393                    sbi->s_group_info_size);
2394         return 0;
2395 }
2396
2397 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2398 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2399                           struct ext4_group_desc *desc)
2400 {
2401         int i;
2402         int metalen = 0;
2403         int idx = group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2404         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2405         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2406         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2407
2408         /*
2409          * First check if this group is the first of a reserved block.
2410          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2411          * to ext4_group_info structures
2412          */
2413         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2414                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2415                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2416                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2417                 if (meta_group_info == NULL) {
2418                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2419                                  "for a buddy group");
2420                         goto exit_meta_group_info;
2421                 }
2422                 rcu_read_lock();
2423                 rcu_dereference(sbi->s_group_info)[idx] = meta_group_info;
2424                 rcu_read_unlock();
2425         }
2426
2427         meta_group_info = sbi_array_rcu_deref(sbi, s_group_info, idx);
2428         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2429
2430         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2431         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2432                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2433                 goto exit_group_info;
2434         }
2435         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2436                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2437
2438         /*
2439          * initialize bb_free to be able to skip
2440          * empty groups without initialization
2441          */
2442         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2443             (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2444                 meta_group_info[i]->bb_free =
2445                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2446         } else {
2447                 meta_group_info[i]->bb_free =
2448                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2449         }
2450
2451         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2452         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2453         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2454         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2455
2456 #ifdef DOUBLE_CHECK
2457         {
2458                 struct buffer_head *bh;
2459                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2460                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2461                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2462                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2463                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2464                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2465                         sb->s_blocksize);
2466                 put_bh(bh);
2467         }
2468 #endif
2469
2470         return 0;
2471
2472 exit_group_info:
2473         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2474         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2475                 struct ext4_group_info ***group_info;
2476
2477                 rcu_read_lock();
2478                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2479                 kfree(group_info[idx]);
2480                 group_info[idx] = NULL;
2481                 rcu_read_unlock();
2482         }
2483 exit_meta_group_info:
2484         return -ENOMEM;
2485 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2486
2487 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2488 {
2489         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2490         ext4_group_t i;
2491         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2492         int err;
2493         struct ext4_group_desc *desc;
2494         struct ext4_group_info ***group_info;
2495         struct kmem_cache *cachep;
2496
2497         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2498         if (err)
2499                 return err;
2500
2501         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2502         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2503                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2504                 goto err_freesgi;
2505         }
2506         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2507          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2508          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2509          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2510         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2511         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2512         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2513                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2514                 if (desc == NULL) {
2515                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2516                         goto err_freebuddy;
2517                 }
2518                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2519                         goto err_freebuddy;
2520         }
2521
2522         return 0;
2523
2524 err_freebuddy:
2525         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2526         while (i-- > 0)
2527                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2528         i = sbi->s_group_info_size;
2529         rcu_read_lock();
2530         group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2531         while (i-- > 0)
2532                 kfree(group_info[i]);
2533         rcu_read_unlock();
2534         iput(sbi->s_buddy_cache);
2535 err_freesgi:
2536         rcu_read_lock();
2537         kvfree(rcu_dereference(sbi->s_group_info));
2538         rcu_read_unlock();
2539         return -ENOMEM;
2540 }
2541
2542 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2543 {
2544         int i;
2545
2546         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2547                 kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2548                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2549         }
2550 }
2551
2552 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2553 {
2554         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2555         int slab_size;
2556         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2557         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2558         struct kmem_cache *cachep;
2559
2560         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2561                 return -EINVAL;
2562
2563         if (unlikely(cache_index < 0))
2564                 cache_index = 0;
2565
2566         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2567         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2568                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2569                 return 0;       /* Already created */
2570         }
2571
2572         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2573                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2574
2575         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2576                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2577                                         NULL);
2578
2579         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2580
2581         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2582         if (!cachep) {
2583                 printk(KERN_EMERG
2584                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2585                 return -ENOMEM;
2586         }
2587
2588         return 0;
2589 }
2590
2591 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2592 {
2593         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2594         unsigned i, j;
2595         unsigned offset, offset_incr;
2596         unsigned max;
2597         int ret;
2598
2599         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2600
2601         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2602         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2603                 ret = -ENOMEM;
2604                 goto out;
2605         }
2606
2607         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2608         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2609         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2610                 ret = -ENOMEM;
2611                 goto out;
2612         }
2613
2614         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2615         if (ret < 0)
2616                 goto out;
2617
2618         /* order 0 is regular bitmap */
2619         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2620         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2621
2622         i = 1;
2623         offset = 0;
2624         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2625         max = sb->s_blocksize << 2;
2626         do {
2627                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2628                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2629                 offset += offset_incr;
2630                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2631                 max = max >> 1;
2632                 i++;
2633         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2634
2635         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2636         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2637         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2638         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
2639
2640         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2641         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2642         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2643         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2644         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2645         /*
2646          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2647          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2648          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2649          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2650          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2651          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2652          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2653          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2654          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2655          * which seems reasonable as a default.
2656          */
2657         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2658                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2659         /*
2660          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2661          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2662          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2663          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2664          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2665          * the stripes.
2666          */
2667         if (sbi->s_stripe > 1) {
2668                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2669                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2670         }
2671
2672         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2673         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2674                 ret = -ENOMEM;
2675                 goto out;
2676         }
2677         for_each_possible_cpu(i) {
2678                 struct ext4_locality_group *lg;
2679                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2680                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2681                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2682                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2683                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2684         }
2685
2686         /* init file for buddy data */
2687         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2688         if (ret != 0)
2689                 goto out_free_locality_groups;
2690
2691         return 0;
2692
2693 out_free_locality_groups:
2694         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2695         sbi->s_locality_groups = NULL;
2696 out:
2697         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2698         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2699         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2700         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2701         return ret;
2702 }
2703
2704 /* need to called with the ext4 group lock held */
2705 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2706 {
2707         struct ext4_prealloc_space *pa;
2708         struct list_head *cur, *tmp;
2709         int count = 0;
2710
2711         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2712                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2713                 list_del(&pa->pa_group_list);
2714                 count++;
2715                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2716         }
2717         if (count)
2718                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2719
2720 }
2721
2722 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2723 {
2724         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2725         ext4_group_t i;
2726         int num_meta_group_infos;
2727         struct ext4_group_info *grinfo, ***group_info;
2728         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2729         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2730
2731         if (sbi->s_group_info) {
2732                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2733                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2734 #ifdef DOUBLE_CHECK
2735                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2736 #endif
2737                         ext4_lock_group(sb, i);
2738                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2739                         ext4_unlock_group(sb, i);
2740                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2741                 }
2742                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2743                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2744                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2745                 rcu_read_lock();
2746                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2747                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2748                         kfree(group_info[i]);
2749                 kvfree(group_info);
2750                 rcu_read_unlock();
2751         }
2752         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2753         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2754         iput(sbi->s_buddy_cache);
2755         if (sbi->s_mb_stats) {
2756                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2757                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2758                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2759                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2760                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2761                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2762                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2763                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2764                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2765                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2766                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2767                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2768                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2769                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2770                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2771                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2772                                 sbi->s_mb_generation_time);
2773                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2774                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2775                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2776                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2777         }
2778
2779         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2780
2781         return 0;
2782 }
2783
2784 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2785                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2786                 struct bio **biop)
2787 {
2788         ext4_fsblk_t discard_block;
2789
2790         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2791                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2792         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2793         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2794                         (unsigned long long) discard_block, count);
2795         if (biop) {
2796                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
2797                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2798                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2799                         GFP_NOFS, 0, biop);
2800         } else
2801                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2802 }
2803
2804 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
2805                                     struct ext4_free_data *entry)
2806 {
2807         struct ext4_buddy e4b;
2808         struct ext4_group_info *db;
2809         int err, count = 0, count2 = 0;
2810
2811         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2812                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2813
2814         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2815         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2816         BUG_ON(err != 0);
2817
2818         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2819         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2820         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2821
2822         db = e4b.bd_info;
2823         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2824         count += entry->efd_count;
2825         count2++;
2826         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2827         /* Take it out of per group rb tree */
2828         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2829         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2830
2831         /*
2832          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2833          * ext4_trim_fs can trim it.
2834          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2835          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2836          */
2837         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2838                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2839
2840         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2841                 /* No more items in the per group rb tree
2842                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2843                  */
2844                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2845                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2846         }
2847         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2848         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2849         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2850
2851         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2852 }
2853
2854 /*
2855  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2856  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2857  */
2858 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
2859 {
2860         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2861         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
2862         struct bio *discard_bio = NULL;
2863         struct list_head freed_data_list;
2864         struct list_head *cut_pos = NULL;
2865         int err;
2866
2867         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
2868
2869         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2870         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
2871                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
2872                         break;
2873                 cut_pos = &entry->efd_list;
2874         }
2875         if (cut_pos)
2876                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
2877                                   cut_pos);
2878         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2879
2880         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2881                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
2882                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2883                                                  entry->efd_start_cluster,
2884                                                  entry->efd_count,
2885                                                  &discard_bio);
2886                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
2887                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2888                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
2889                                          " with %d", entry->efd_group,
2890                                          entry->efd_start_cluster,
2891                                          entry->efd_count, err);
2892                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
2893                                 break;
2894                 }
2895
2896                 if (discard_bio) {
2897                         submit_bio_wait(discard_bio);
2898                         bio_put(discard_bio);
2899                 }
2900         }
2901
2902         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
2903                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
2904 }
2905
2906 int __init ext4_init_mballoc(void)
2907 {
2908         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2909                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2910         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2911                 return -ENOMEM;
2912
2913         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2914                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2915         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2916                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2917                 return -ENOMEM;
2918         }
2919
2920         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2921                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2922         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2923                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2924                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2925                 return -ENOMEM;
2926         }
2927         return 0;
2928 }
2929
2930 void ext4_exit_mballoc(void)
2931 {
2932         /*
2933          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2934          * before destroying the slab cache.
2935          */
2936         rcu_barrier();
2937         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2938         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2939         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2940         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2941 }
2942
2943
2944 /*
2945  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2946  * Returns 0 if success or error code
2947  */
2948 static noinline_for_stack int
2949 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2950                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2951 {
2952         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2953         struct ext4_group_desc *gdp;
2954         struct buffer_head *gdp_bh;
2955         struct ext4_sb_info *sbi;
2956         struct super_block *sb;
2957         ext4_fsblk_t block;
2958         int err, len;
2959
2960         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2961         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2962
2963         sb = ac->ac_sb;
2964         sbi = EXT4_SB(sb);
2965
2966         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2967         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2968                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2969                 bitmap_bh = NULL;
2970                 goto out_err;
2971         }
2972
2973         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2974         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2975         if (err)
2976                 goto out_err;
2977
2978         err = -EIO;
2979         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2980         if (!gdp)
2981                 goto out_err;
2982
2983         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2984                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2985
2986         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2987         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2988         if (err)
2989                 goto out_err;
2990
2991         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2992
2993         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2994         if (!ext4_inode_block_valid(ac->ac_inode, block, len)) {
2995                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2996                            "fs metadata", block, block+len);
2997                 /* File system mounted not to panic on error
2998                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2999                  * We leak some of the blocks here.
3000                  */
3001                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3002                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3003                               ac->ac_b_ex.fe_len);
3004                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3005                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3006                 if (!err)
3007                         err = -EFSCORRUPTED;
3008                 goto out_err;
3009         }
3010
3011         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3012 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
3013         {
3014                 int i;
3015                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
3016                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
3017                                                 bitmap_bh->b_data));
3018                 }
3019         }
3020 #endif
3021         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3022                       ac->ac_b_ex.fe_len);
3023         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
3024             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
3025                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
3026                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
3027                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
3028                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
3029         }
3030         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3031         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3032         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3033         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3034
3035         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3036         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3037         /*
3038          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3039          */
3040         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3041                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3042                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3043                                    reserv_clstrs);
3044
3045         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3046                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3047                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3048                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3049                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
3050                                                   flex_group)->free_clusters);
3051         }
3052
3053         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3054         if (err)
3055                 goto out_err;
3056         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3057
3058 out_err:
3059         brelse(bitmap_bh);
3060         return err;
3061 }
3062
3063 /*
3064  * here we normalize request for locality group
3065  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3066  * s_strip if we set the same via mount option.
3067  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3068  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3069  *
3070  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3071  */
3072 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3073 {
3074         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3075         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3076
3077         BUG_ON(lg == NULL);
3078         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3079         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3080                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3081 }
3082
3083 /*
3084  * Normalization means making request better in terms of
3085  * size and alignment
3086  */
3087 static noinline_for_stack void
3088 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3089                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3090 {
3091         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3092         int bsbits, max;
3093         ext4_lblk_t end;
3094         loff_t size, start_off;
3095         loff_t orig_size __maybe_unused;
3096         ext4_lblk_t start;
3097         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3098         struct ext4_prealloc_space *pa;
3099
3100         /* do normalize only data requests, metadata requests
3101            do not need preallocation */
3102         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3103                 return;
3104
3105         /* sometime caller may want exact blocks */
3106         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3107                 return;
3108
3109         /* caller may indicate that preallocation isn't
3110          * required (it's a tail, for example) */
3111         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3112                 return;
3113
3114         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3115                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3116                 return ;
3117         }
3118
3119         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3120
3121         /* first, let's learn actual file size
3122          * given current request is allocated */
3123         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3124         size = size << bsbits;
3125         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3126                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3127         orig_size = size;
3128
3129         /* max size of free chunks */
3130         max = 2 << bsbits;
3131
3132 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3133                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3134
3135         /* first, try to predict filesize */
3136         /* XXX: should this table be tunable? */
3137         start_off = 0;
3138         if (size <= 16 * 1024) {
3139                 size = 16 * 1024;
3140         } else if (size <= 32 * 1024) {
3141                 size = 32 * 1024;
3142         } else if (size <= 64 * 1024) {
3143                 size = 64 * 1024;
3144         } else if (size <= 128 * 1024) {
3145                 size = 128 * 1024;
3146         } else if (size <= 256 * 1024) {
3147                 size = 256 * 1024;
3148         } else if (size <= 512 * 1024) {
3149                 size = 512 * 1024;
3150         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3151                 size = 1024 * 1024;
3152         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3153                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3154                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3155                 size = 2 * 1024 * 1024;
3156         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3157                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3158                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3159                 size = 4 * 1024 * 1024;
3160         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3161                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3162                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3163                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3164                 size = 8 * 1024 * 1024;
3165         } else {
3166                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3167                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3168                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3169         }
3170         size = size >> bsbits;
3171         start = start_off >> bsbits;
3172
3173         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3174         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3175                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3176                 start = ar->lleft + 1;
3177         }
3178         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3179                 size -= start + size - ar->lright;
3180
3181         /*
3182          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3183          * groups.
3184          */
3185         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3186                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3187
3188         end = start + size;
3189
3190         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3191         rcu_read_lock();
3192         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3193                 ext4_lblk_t pa_end;
3194
3195                 if (pa->pa_deleted)
3196                         continue;
3197                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3198                 if (pa->pa_deleted) {
3199                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3200                         continue;
3201                 }
3202
3203                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3204                                                   pa->pa_len);
3205
3206                 /* PA must not overlap original request */
3207                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3208                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3209
3210                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3211                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3212                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3213                         continue;
3214                 }
3215                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3216
3217                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3218                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3219                         BUG_ON(pa_end < start);
3220                         start = pa_end;
3221                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3222                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3223                         end = pa->pa_lstart;
3224                 }
3225                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3226         }
3227         rcu_read_unlock();
3228         size = end - start;
3229
3230         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3231         rcu_read_lock();
3232         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3233                 ext4_lblk_t pa_end;
3234
3235                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3236                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3237                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3238                                                           pa->pa_len);
3239                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3240                 }
3241                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3242         }
3243         rcu_read_unlock();
3244
3245         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3246                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3247                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3248                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3249                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3250                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3251                 BUG();
3252         }
3253         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3254
3255         /* now prepare goal request */
3256
3257         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3258          * placement or satisfy big request as is */
3259         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3260         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3261
3262         /* define goal start in order to merge */
3263         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3264                 /* merge to the right */
3265                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3266                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3267                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3268                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3269         }
3270         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3271                 /* merge to the left */
3272                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3273                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3274                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3275                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3276         }
3277
3278         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3279                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3280 }
3281
3282 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3283 {
3284         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3285
3286         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3287                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3288                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3289                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3290                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3291                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3292                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3293                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3294                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3295                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3296                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3297         }
3298
3299         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3300                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3301         else
3302                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3303 }
3304
3305 /*
3306  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3307  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3308  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3309  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3310  */
3311 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3312 {
3313         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3314         struct ext4_buddy e4b;
3315         int err;
3316
3317         if (pa == NULL) {
3318                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3319                         return;
3320                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3321                 if (err) {
3322                         /*
3323                          * This should never happen since we pin the
3324                          * pages in the ext4_allocation_context so
3325                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3326                          */
3327                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3328                         return;
3329                 }
3330                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3331                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3332                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3333                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3334                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3335                 return;
3336         }
3337         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3338                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3339 }
3340
3341 /*
3342  * use blocks preallocated to inode
3343  */
3344 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3345                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3346 {
3347         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3348         ext4_fsblk_t start;
3349         ext4_fsblk_t end;
3350         int len;
3351
3352         /* found preallocated blocks, use them */
3353         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3354         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3355                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3356         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3357         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3358                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3359         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3360         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3361         ac->ac_pa = pa;
3362
3363         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3364         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3365         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3366         pa->pa_free -= len;
3367
3368         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3369 }
3370
3371 /*
3372  * use blocks preallocated to locality group
3373  */
3374 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3375                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3376 {
3377         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3378
3379         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3380                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3381                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3382         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3383         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3384         ac->ac_pa = pa;
3385
3386         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3387          * possible race when the group is being loaded concurrently
3388          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3389          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3390          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3391          */
3392         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Return the prealloc space that have minimal distance
3397  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3398  * space that is having currently known minimal distance
3399  * from the goal block.
3400  */
3401 static struct ext4_prealloc_space *
3402 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3403                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3404                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3405 {
3406         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3407
3408         if (cpa == NULL) {
3409                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3410                 return pa;
3411         }
3412         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3413         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3414
3415         if (cur_distance <= new_distance)
3416                 return cpa;
3417
3418         /* drop the previous reference */
3419         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3420         atomic_inc(&pa->pa_count);
3421         return pa;
3422 }
3423
3424 /*
3425  * search goal blocks in preallocated space
3426  */
3427 static noinline_for_stack int
3428 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3429 {
3430         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3431         int order, i;
3432         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3433         struct ext4_locality_group *lg;
3434         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3435         ext4_fsblk_t goal_block;
3436
3437         /* only data can be preallocated */
3438         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3439                 return 0;
3440
3441         /* first, try per-file preallocation */
3442         rcu_read_lock();
3443         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3444
3445                 /* all fields in this condition don't change,
3446                  * so we can skip locking for them */
3447                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3448                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3449                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3450                         continue;
3451
3452                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3453                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3454                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3455                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3456                         continue;
3457
3458                 /* found preallocated blocks, use them */
3459                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3460                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3461                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3462                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3463                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3464                         ac->ac_criteria = 10;
3465                         rcu_read_unlock();
3466                         return 1;
3467                 }
3468                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3469         }
3470         rcu_read_unlock();
3471
3472         /* can we use group allocation? */
3473         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3474                 return 0;
3475
3476         /* inode may have no locality group for some reason */
3477         lg = ac->ac_lg;
3478         if (lg == NULL)
3479                 return 0;
3480         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3481         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3482                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3483                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3484
3485         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3486         /*
3487          * search for the prealloc space that is having
3488          * minimal distance from the goal block.
3489          */
3490         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3491                 rcu_read_lock();
3492                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3493                                         pa_inode_list) {
3494                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3495                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3496                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3497
3498                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3499                                                                 pa, cpa);
3500                         }
3501                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3502                 }
3503                 rcu_read_unlock();
3504         }
3505         if (cpa) {
3506                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3507                 ac->ac_criteria = 20;
3508                 return 1;
3509         }
3510         return 0;
3511 }
3512
3513 /*
3514  * the function goes through all block freed in the group
3515  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3516  * buddy must be generated from this bitmap
3517  * Need to be called with the ext4 group lock held
3518  */
3519 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3520                                                 ext4_group_t group)
3521 {
3522         struct rb_node *n;
3523         struct ext4_group_info *grp;
3524         struct ext4_free_data *entry;
3525
3526         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3527         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3528
3529         while (n) {
3530                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3531                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3532                 n = rb_next(n);
3533         }
3534         return;
3535 }
3536
3537 /*
3538  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3539  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3540  * Need to be called with ext4 group lock held
3541  */
3542 static noinline_for_stack
3543 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3544                                         ext4_group_t group)
3545 {
3546         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3547         struct ext4_prealloc_space *pa;
3548         struct list_head *cur;
3549         ext4_group_t groupnr;
3550         ext4_grpblk_t start;
3551         int preallocated = 0;
3552         int len;
3553
3554         /* all form of preallocation discards first load group,
3555          * so the only competing code is preallocation use.
3556          * we don't need any locking here
3557          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3558          * otherwise we could leave used blocks available for
3559          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3560          * is dropping preallocation
3561          */
3562         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3563                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3564                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3565                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3566                                              &groupnr, &start);
3567                 len = pa->pa_len;
3568                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3569                 if (unlikely(len == 0))
3570                         continue;
3571                 BUG_ON(groupnr != group);
3572                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3573                 preallocated += len;
3574         }
3575         mb_debug(1, "preallocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3576 }
3577
3578 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3579 {
3580         struct ext4_prealloc_space *pa;
3581         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3582
3583         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3584         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3585         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3586 }
3587
3588 /*
3589  * drops a reference to preallocated space descriptor
3590  * if this was the last reference and the space is consumed
3591  */
3592 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3593                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3594 {
3595         ext4_group_t grp;
3596         ext4_fsblk_t grp_blk;
3597
3598         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3599         spin_lock(&pa->pa_lock);
3600         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3601                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3602                 return;
3603         }
3604
3605         if (pa->pa_deleted == 1) {
3606                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3607                 return;
3608         }
3609
3610         pa->pa_deleted = 1;
3611         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3612
3613         grp_blk = pa->pa_pstart;
3614         /*
3615          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3616          * next group when pa is used up
3617          */
3618         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3619                 grp_blk--;
3620
3621         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3622
3623         /*
3624          * possible race:
3625          *
3626          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3627          *                                      find block B in PA
3628          *  copy on-disk bitmap to buddy
3629          *                                      mark B in on-disk bitmap
3630          *                                      drop PA from group
3631          *  mark all PAs in buddy
3632          *
3633          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3634          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3635          * against that pair
3636          */
3637         ext4_lock_group(sb, grp);
3638         list_del(&pa->pa_group_list);
3639         ext4_unlock_group(sb, grp);
3640
3641         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3642         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3643         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3644
3645         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3646 }
3647
3648 /*
3649  * creates new preallocated space for given inode
3650  */
3651 static noinline_for_stack int
3652 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3653 {
3654         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3655         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3656         struct ext4_prealloc_space *pa;
3657         struct ext4_group_info *grp;
3658         struct ext4_inode_info *ei;
3659
3660         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3661         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3662         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3663         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3664
3665         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3666         if (pa == NULL)
3667                 return -ENOMEM;
3668
3669         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3670                 int winl;
3671                 int wins;
3672                 int win;
3673                 int offs;
3674
3675                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3676                  * so, found space must get proper lstart
3677                  * to cover original request */
3678                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3679                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3680
3681                 /* we're limited by original request in that
3682                  * logical block must be covered any way
3683                  * winl is window we can move our chunk within */
3684                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3685
3686                 /* also, we should cover whole original request */
3687                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3688
3689                 /* the smallest one defines real window */
3690                 win = min(winl, wins);
3691
3692                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3693                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3694                 if (offs && offs < win)
3695                         win = offs;
3696
3697                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3698                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3699                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3700                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3701         }
3702
3703         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3704          * allocated blocks for history */
3705         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3706
3707         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3708         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3709         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3710         pa->pa_free = pa->pa_len;
3711         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3712         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3713         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3714         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3715         pa->pa_deleted = 0;
3716         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3717
3718         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3719                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3720         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3721
3722         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3723         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3724
3725         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3726         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3727
3728         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3729         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3730
3731         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3732         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3733         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3734
3735         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3736         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3737         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3738
3739         return 0;
3740 }
3741
3742 /*
3743  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3744  */
3745 static noinline_for_stack int
3746 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3747 {
3748         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3749         struct ext4_locality_group *lg;
3750         struct ext4_prealloc_space *pa;
3751         struct ext4_group_info *grp;
3752
3753         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3754         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3755         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3756         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3757
3758         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3759         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3760         if (pa == NULL)
3761                 return -ENOMEM;
3762
3763         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3764          * allocated blocks for history */
3765         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3766
3767         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3768         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3769         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3770         pa->pa_free = pa->pa_len;
3771         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3772         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3773         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3774         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3775         pa->pa_deleted = 0;
3776         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3777
3778         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3779                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3780         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3781
3782         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3783         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3784
3785         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3786         lg = ac->ac_lg;
3787         BUG_ON(lg == NULL);
3788
3789         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3790         pa->pa_inode = NULL;
3791
3792         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3793         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3794         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3795
3796         /*
3797          * We will later add the new pa to the right bucket
3798          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3799          */
3800         return 0;
3801 }
3802
3803 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3804 {
3805         int err;
3806
3807         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3808                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3809         else
3810                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3811         return err;
3812 }
3813
3814 /*
3815  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3816  * in-core bitmap and buddy.
3817  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3818  * nobody else can find/use it.
3819  * the caller MUST hold group/inode locks.
3820  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3821  */
3822 static noinline_for_stack int
3823 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3824                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3825 {
3826         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3827         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3828         unsigned int end;
3829         unsigned int next;
3830         ext4_group_t group;
3831         ext4_grpblk_t bit;
3832         unsigned long long grp_blk_start;
3833         int free = 0;
3834
3835         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3836         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3837         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3838         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3839         end = bit + pa->pa_len;
3840
3841         while (bit < end) {
3842                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3843                 if (bit >= end)
3844                         break;
3845                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3846                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3847                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3848                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3849                 free += next - bit;
3850
3851                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3852                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3853                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3854                                                next - bit);
3855                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3856                 bit = next + 1;
3857         }
3858         if (free != pa->pa_free) {
3859                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3860                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3861                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3862                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3863                          (unsigned long) pa->pa_len);
3864                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3865                                         free, pa->pa_free);
3866                 /*
3867                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3868                  * from the bitmap and continue.
3869                  */
3870         }
3871         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3872
3873         return 0;
3874 }
3875
3876 static noinline_for_stack int
3877 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3878                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3879 {
3880         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3881         ext4_group_t group;
3882         ext4_grpblk_t bit;
3883
3884         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3885         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3886         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3887         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3888         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3889         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3890         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3891
3892         return 0;
3893 }
3894
3895 /*
3896  * releases all preallocations in given group
3897  *
3898  * first, we need to decide discard policy:
3899  * - when do we discard
3900  *   1) ENOSPC
3901  * - how many do we discard
3902  *   1) how many requested
3903  */
3904 static noinline_for_stack int
3905 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3906                                         ext4_group_t group, int needed)
3907 {
3908         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3909         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3910         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3911         struct list_head list;
3912         struct ext4_buddy e4b;
3913         int err;
3914         int busy = 0;
3915         int free = 0;
3916
3917         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3918
3919         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3920                 return 0;
3921
3922         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3923         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3924                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3925                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3926                            err, group);
3927                 return 0;
3928         }
3929
3930         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3931         if (err) {
3932                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
3933                              err, group);
3934                 put_bh(bitmap_bh);
3935                 return 0;
3936         }
3937
3938         if (needed == 0)
3939                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3940
3941         INIT_LIST_HEAD(&list);
3942 repeat:
3943         ext4_lock_group(sb, group);
3944         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3945                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3946                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3947                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3948                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3949                         busy = 1;
3950                         continue;
3951                 }
3952                 if (pa->pa_deleted) {
3953                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3954                         continue;
3955                 }
3956
3957                 /* seems this one can be freed ... */
3958                 pa->pa_deleted = 1;
3959
3960                 /* we can trust pa_free ... */
3961                 free += pa->pa_free;
3962
3963                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3964
3965                 list_del(&pa->pa_group_list);
3966                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3967         }
3968
3969         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3970         if (free < needed && busy) {
3971                 busy = 0;
3972                 ext4_unlock_group(sb, group);
3973                 cond_resched();
3974                 goto repeat;
3975         }
3976
3977         /* found anything to free? */
3978         if (list_empty(&list)) {
3979                 BUG_ON(free != 0);
3980                 goto out;
3981         }
3982
3983         /* now free all selected PAs */
3984         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3985
3986                 /* remove from object (inode or locality group) */
3987                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3988                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3989                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3990
3991                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3992                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3993                 else
3994                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3995
3996                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3997                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3998         }
3999
4000 out:
4001         ext4_unlock_group(sb, group);
4002         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4003         put_bh(bitmap_bh);
4004         return free;
4005 }
4006
4007 /*
4008  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
4009  *
4010  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
4011  * We don't want another block to be served from the prealloc
4012  * space when we are discarding the inode prealloc space.
4013  *
4014  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
4015  */
4016 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
4017 {
4018         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4019         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4020         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4021         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4022         ext4_group_t group = 0;
4023         struct list_head list;
4024         struct ext4_buddy e4b;
4025         int err;
4026
4027         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
4028                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
4029                 return;
4030         }
4031
4032         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
4033         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
4034
4035         INIT_LIST_HEAD(&list);
4036
4037 repeat:
4038         /* first, collect all pa's in the inode */
4039         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4040         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
4041                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4042                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4043                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4044                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4045                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4046                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4047                          * use preallocation while we're discarding it */
4048                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4049                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4050                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4051                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4052                         WARN_ON(1);
4053                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4054                         goto repeat;
4055
4056                 }
4057                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4058                         pa->pa_deleted = 1;
4059                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4060                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4061                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4062                         continue;
4063                 }
4064
4065                 /* someone is deleting pa right now */
4066                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4067                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4068
4069                 /* we have to wait here because pa_deleted
4070                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4071                  * the list. as we might be called from
4072                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4073                  * and concurrent thread which is unlinking
4074                  * pa from inode's list may access already
4075                  * freed memory, bad-bad-bad */
4076
4077                 /* XXX: if this happens too often, we can
4078                  * add a flag to force wait only in case
4079                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4080                  * regular truncate */
4081                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4082                 goto repeat;
4083         }
4084         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4085
4086         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4087                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4088                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4089
4090                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4091                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4092                 if (err) {
4093                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4094                                    err, group);
4095                         continue;
4096                 }
4097
4098                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4099                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4100                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4101                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4102                                         err, group);
4103                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4104                         continue;
4105                 }
4106
4107                 ext4_lock_group(sb, group);
4108                 list_del(&pa->pa_group_list);
4109                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4110                 ext4_unlock_group(sb, group);
4111
4112                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4113                 put_bh(bitmap_bh);
4114
4115                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4116                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4117         }
4118 }
4119
4120 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4121 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4122 {
4123         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4124         ext4_group_t ngroups, i;
4125
4126         if (!ext4_mballoc_debug ||
4127             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4128                 return;
4129
4130         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4131                         " Allocation context details:");
4132         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4133                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4134         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4135                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4136                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4137                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4138                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4139                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4140                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4141                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4142                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4143                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4144                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4145                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4146                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4147                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4148                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4149                         (int)ac->ac_criteria);
4150         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4151         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4152         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4153         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4154                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4155                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4156                 ext4_grpblk_t start;
4157                 struct list_head *cur;
4158                 ext4_lock_group(sb, i);
4159                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4160                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4161                                         pa_group_list);
4162                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4163                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4164                                                      NULL, &start);
4165                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4166                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4167                                start, pa->pa_len);
4168                 }
4169                 ext4_unlock_group(sb, i);
4170
4171                 if (grp->bb_free == 0)
4172                         continue;
4173                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4174                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4175         }
4176         printk(KERN_ERR "\n");
4177 }
4178 #else
4179 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4180 {
4181         return;
4182 }
4183 #endif
4184
4185 /*
4186  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4187  * file is determined by the current size or the resulting size after
4188  * allocation which ever is larger
4189  *
4190  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4191  */
4192 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4193 {
4194         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4195         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4196         loff_t size, isize;
4197
4198         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4199                 return;
4200
4201         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4202                 return;
4203
4204         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4205         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4206                 >> bsbits;
4207
4208         if ((size == isize) &&
4209             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4210             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4211                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4212                 return;
4213         }
4214
4215         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4216                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4217                 return;
4218         }
4219
4220         /* don't use group allocation for large files */
4221         size = max(size, isize);
4222         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4223                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4224                 return;
4225         }
4226
4227         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4228         /*
4229          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4230          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4231          * request from multiple CPUs.
4232          */
4233         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4234
4235         /* we're going to use group allocation */
4236         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4237
4238         /* serialize all allocations in the group */
4239         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4240 }
4241
4242 static noinline_for_stack int
4243 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4244                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4245 {
4246         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4247         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4248         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4249         ext4_group_t group;
4250         unsigned int len;
4251         ext4_fsblk_t goal;
4252         ext4_grpblk_t block;
4253
4254         /* we can't allocate > group size */
4255         len = ar->len;
4256
4257         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4258         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4259                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4260
4261         /* start searching from the goal */
4262         goal = ar->goal;
4263         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4264                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4265                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4266         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4267
4268         /* set up allocation goals */
4269         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4270         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4271         ac->ac_sb = sb;
4272         ac->ac_inode = ar->inode;
4273         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4274         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4275         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4276         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4277         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4278         ac->ac_flags = ar->flags;
4279
4280         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4281          * locality group. this is a policy, actually */
4282         ext4_mb_group_or_file(ac);
4283
4284         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4285                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4286                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4287                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4288                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4289                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4290                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4291         return 0;
4292
4293 }
4294
4295 static noinline_for_stack void
4296 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4297                                         struct ext4_locality_group *lg,
4298                                         int order, int total_entries)
4299 {
4300         ext4_group_t group = 0;
4301         struct ext4_buddy e4b;
4302         struct list_head discard_list;
4303         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4304
4305         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4306
4307         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4308
4309         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4310         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4311                                                 pa_inode_list) {
4312                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4313                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4314                         /*
4315                          * This is the pa that we just used
4316                          * for block allocation. So don't
4317                          * free that
4318                          */
4319                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4320                         continue;
4321                 }
4322                 if (pa->pa_deleted) {
4323                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4324                         continue;
4325                 }
4326                 /* only lg prealloc space */
4327                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4328
4329                 /* seems this one can be freed ... */
4330                 pa->pa_deleted = 1;
4331                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4332
4333                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4334                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4335
4336                 total_entries--;
4337                 if (total_entries <= 5) {
4338                         /*
4339                          * we want to keep only 5 entries
4340                          * allowing it to grow to 8. This
4341                          * mak sure we don't call discard
4342                          * soon for this list.
4343                          */
4344                         break;
4345                 }
4346         }
4347         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4348
4349         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4350                 int err;
4351
4352                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4353                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4354                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4355                 if (err) {
4356                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4357                                    err, group);
4358                         continue;
4359                 }
4360                 ext4_lock_group(sb, group);
4361                 list_del(&pa->pa_group_list);
4362                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4363                 ext4_unlock_group(sb, group);
4364
4365                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4366                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4367                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4368         }
4369 }
4370
4371 /*
4372  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4373  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4374  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4375  *
4376  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4377  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4378  */
4379
4380 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4381 {
4382         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4383         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4384         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4385         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4386
4387         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4388         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4389                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4390                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4391         /* Add the prealloc space to lg */
4392         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4393         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4394                                                 pa_inode_list) {
4395                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4396                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4397                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4398                         continue;
4399                 }
4400                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4401                         /* Add to the tail of the previous entry */
4402                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4403                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4404                         added = 1;
4405                         /*
4406                          * we want to count the total
4407                          * number of entries in the list
4408                          */
4409                 }
4410                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4411                 lg_prealloc_count++;
4412         }
4413         if (!added)
4414                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4415                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4416         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4417
4418         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4419         if (lg_prealloc_count > 8) {
4420                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4421                                                   order, lg_prealloc_count);
4422                 return;
4423         }
4424         return ;
4425 }
4426
4427 /*
4428  * release all resource we used in allocation
4429  */
4430 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4431 {
4432         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4433         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4434         if (pa) {
4435                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4436                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4437                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4438                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4439                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4440                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4441                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4442                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4443                 }
4444         }
4445         if (pa) {
4446                 /*
4447                  * We want to add the pa to the right bucket.
4448                  * Remove it from the list and while adding
4449                  * make sure the list to which we are adding
4450                  * doesn't grow big.
4451                  */
4452                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4453                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4454                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4455                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4456                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4457                 }
4458                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4459         }
4460         if (ac->ac_bitmap_page)
4461                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4462         if (ac->ac_buddy_page)
4463                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4464         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4465                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4466         ext4_mb_collect_stats(ac);
4467         return 0;
4468 }
4469
4470 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4471 {
4472         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4473         int ret;
4474         int freed = 0;
4475
4476         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4477         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4478                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4479                 freed += ret;
4480                 needed -= ret;
4481         }
4482
4483         return freed;
4484 }
4485
4486 /*
4487  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4488  * it tries to use preallocation first, then falls back
4489  * to usual allocation
4490  */
4491 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4492                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4493 {
4494         int freed;
4495         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4496         struct ext4_sb_info *sbi;
4497         struct super_block *sb;
4498         ext4_fsblk_t block = 0;
4499         unsigned int inquota = 0;
4500         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4501
4502         might_sleep();
4503         sb = ar->inode->i_sb;
4504         sbi = EXT4_SB(sb);
4505
4506         trace_ext4_request_blocks(ar);
4507
4508         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4509         if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
4510                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4511
4512         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4513                 /* Without delayed allocation we need to verify
4514                  * there is enough free blocks to do block allocation
4515                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4516                  */
4517                 while (ar->len &&
4518                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4519
4520                         /* let others to free the space */
4521                         cond_resched();
4522                         ar->len = ar->len >> 1;
4523                 }
4524                 if (!ar->len) {
4525                         *errp = -ENOSPC;
4526                         return 0;
4527                 }
4528                 reserv_clstrs = ar->len;
4529                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4530                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4531                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4532                 } else {
4533                         while (ar->len &&
4534                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4535                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4536
4537                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4538                                 ar->len--;
4539                         }
4540                 }
4541                 inquota = ar->len;
4542                 if (ar->len == 0) {
4543                         *errp = -EDQUOT;
4544                         goto out;
4545                 }
4546         }
4547
4548         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4549         if (!ac) {
4550                 ar->len = 0;
4551                 *errp = -ENOMEM;
4552                 goto out;
4553         }
4554
4555         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4556         if (*errp) {
4557                 ar->len = 0;
4558                 goto out;
4559         }
4560
4561         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4562         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4563                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4564                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4565 repeat:
4566                 /* allocate space in core */
4567                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4568                 if (*errp)
4569                         goto discard_and_exit;
4570
4571                 /* as we've just preallocated more space than
4572                  * user requested originally, we store allocated
4573                  * space in a special descriptor */
4574                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4575                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4576                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4577                 if (*errp) {
4578                 discard_and_exit:
4579                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4580                         goto errout;
4581                 }
4582         }
4583         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4584                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4585                 if (*errp) {
4586                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4587                         goto errout;
4588                 } else {
4589                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4590                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4591                 }
4592         } else {
4593                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4594                 if (freed)
4595                         goto repeat;
4596                 *errp = -ENOSPC;
4597         }
4598
4599 errout:
4600         if (*errp) {
4601                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4602                 ar->len = 0;
4603                 ext4_mb_show_ac(ac);
4604         }
4605         ext4_mb_release_context(ac);
4606 out:
4607         if (ac)
4608                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4609         if (inquota && ar->len < inquota)
4610                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4611         if (!ar->len) {
4612                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4613                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4614                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4615                                                 reserv_clstrs);
4616         }
4617
4618         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4619
4620         return block;
4621 }
4622
4623 /*
4624  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4625  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4626  * AND the blocks are associated with the same group.
4627  */
4628 static void ext4_try_merge_freed_extent(struct ext4_sb_info *sbi,
4629                                         struct ext4_free_data *entry,
4630                                         struct ext4_free_data *new_entry,
4631                                         struct rb_root *entry_rb_root)
4632 {
4633         if ((entry->efd_tid != new_entry->efd_tid) ||
4634             (entry->efd_group != new_entry->efd_group))
4635                 return;
4636         if (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count ==
4637             new_entry->efd_start_cluster) {
4638                 new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4639                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4640         } else if (new_entry->efd_start_cluster + new_entry->efd_count ==
4641                    entry->efd_start_cluster) {
4642                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4643         } else
4644                 return;
4645         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4646         list_del(&entry->efd_list);
4647         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4648         rb_erase(&entry->efd_node, entry_rb_root);
4649         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4650 }
4651
4652 static noinline_for_stack int
4653 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4654                       struct ext4_free_data *new_entry)
4655 {
4656         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4657         ext4_grpblk_t cluster;
4658         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4659         struct ext4_free_data *entry;
4660         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4661         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4662         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4663         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4664         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4665
4666         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4667         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4668         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4669
4670         new_node = &new_entry->efd_node;
4671         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4672
4673         if (!*n) {
4674                 /* first free block exent. We need to
4675                    protect buddy cache from being freed,
4676                  * otherwise we'll refresh it from
4677                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4678                  * blocks */
4679                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4680                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4681         }
4682         while (*n) {
4683                 parent = *n;
4684                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4685                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4686                         n = &(*n)->rb_left;
4687                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4688                         n = &(*n)->rb_right;
4689                 else {
4690                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4691                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4692                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4693                                 "Block already on to-be-freed list");
4694                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, new_entry);
4695                         return 0;
4696                 }
4697         }
4698
4699         rb_link_node(new_node, parent, n);
4700         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4701
4702         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4703         node = rb_prev(new_node);
4704         if (node) {
4705                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4706                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4707                                             &(db->bb_free_root));
4708         }
4709
4710         node = rb_next(new_node);
4711         if (node) {
4712                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4713                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4714                                             &(db->bb_free_root));
4715         }
4716
4717         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4718         list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list);
4719         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4720         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4721         return 0;
4722 }
4723
4724 /**
4725  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4726  * @handle:             handle for this transaction
4727  * @inode:              inode
4728  * @block:              start physical block to free
4729  * @count:              number of blocks to count
4730  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4731  */
4732 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4733                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4734                       unsigned long count, int flags)
4735 {
4736         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4737         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4738         struct ext4_group_desc *gdp;
4739         unsigned int overflow;
4740         ext4_grpblk_t bit;
4741         struct buffer_head *gd_bh;
4742         ext4_group_t block_group;
4743         struct ext4_sb_info *sbi;
4744         struct ext4_buddy e4b;
4745         unsigned int count_clusters;
4746         int err = 0;
4747         int ret;
4748
4749         might_sleep();
4750         if (bh) {
4751                 if (block)
4752                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4753                 else
4754                         block = bh->b_blocknr;
4755         }
4756
4757         sbi = EXT4_SB(sb);
4758         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4759             !ext4_inode_block_valid(inode, block, count)) {
4760                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4761                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4762                 goto error_return;
4763         }
4764
4765         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4766         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4767
4768         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4769                 BUG_ON(count > 1);
4770
4771                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4772                             inode, bh, block);
4773         }
4774
4775         /*
4776          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4777          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4778          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4779          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4780          * requested to avoid doing so.
4781          */
4782         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4783         if (overflow) {
4784                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4785                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4786                         block += overflow;
4787                         if (count > overflow)
4788                                 count -= overflow;
4789                         else
4790                                 return;
4791                 } else {
4792                         block -= overflow;
4793                         count += overflow;
4794                 }
4795         }
4796         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4797         if (overflow) {
4798                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4799                         if (count > overflow)
4800                                 count -= overflow;
4801                         else
4802                                 return;
4803                 } else
4804                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4805         }
4806
4807         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4808                 int i;
4809                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4810
4811                 for (i = 0; i < count; i++) {
4812                         cond_resched();
4813                         if (is_metadata)
4814                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4815                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4816                 }
4817         }
4818
4819 do_more:
4820         overflow = 0;
4821         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4822
4823         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4824                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4825                 return;
4826
4827         /*
4828          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4829          * boundary.
4830          */
4831         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4832                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4833                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4834                 count -= overflow;
4835         }
4836         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4837         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4838         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4839                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4840                 bitmap_bh = NULL;
4841                 goto error_return;
4842         }
4843         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4844         if (!gdp) {
4845                 err = -EIO;
4846                 goto error_return;
4847         }
4848
4849         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4850             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4851             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4852                      sbi->s_itb_per_group) ||
4853             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4854                      sbi->s_itb_per_group)) {
4855
4856                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4857                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4858                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4859                 goto error_return;
4860         }
4861
4862         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4863         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4864         if (err)
4865                 goto error_return;
4866
4867         /*
4868          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4869          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4870          * using it
4871          */
4872         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4873         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4874         if (err)
4875                 goto error_return;
4876 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4877         {
4878                 int i;
4879                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4880                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4881         }
4882 #endif
4883         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4884
4885         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4886         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4887                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4888         if (err)
4889                 goto error_return;
4890
4891         /*
4892          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
4893          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
4894          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
4895          * consistency guarantees.
4896          */
4897         if (ext4_handle_valid(handle) &&
4898             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
4899              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
4900                 struct ext4_free_data *new_entry;
4901                 /*
4902                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4903                  * to fail.
4904                  */
4905                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4906                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4907                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4908                 new_entry->efd_group = block_group;
4909                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4910                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4911
4912                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4913                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4914                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4915         } else {
4916                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4917                  * with group lock held. generate_buddy look at
4918                  * them with group lock_held
4919                  */
4920                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4921                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4922                                                  NULL);
4923                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4924                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4925                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4926                                          " with %d", block_group, bit, count,
4927                                          err);
4928                 } else
4929                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4930
4931                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4932                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4933                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4934         }
4935
4936         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4937         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4938         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4939         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4940         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4941
4942         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4943                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4944                 atomic64_add(count_clusters,
4945                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
4946                                                   flex_group)->free_clusters);
4947         }
4948
4949         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4950                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4951         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4952
4953         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4954
4955         /* We dirtied the bitmap block */
4956         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4957         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4958
4959         /* And the group descriptor block */
4960         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4961         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4962         if (!err)
4963                 err = ret;
4964
4965         if (overflow && !err) {
4966                 block += count;
4967                 count = overflow;
4968                 put_bh(bitmap_bh);
4969                 goto do_more;
4970         }
4971 error_return:
4972         brelse(bitmap_bh);
4973         ext4_std_error(sb, err);
4974         return;
4975 }
4976
4977 /**
4978  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4979  * @handle:                     handle to this transaction
4980  * @sb:                         super block
4981  * @block:                      start physical block to add to the block group
4982  * @count:                      number of blocks to free
4983  *
4984  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4985  */
4986 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4987                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4988 {
4989         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4990         struct buffer_head *gd_bh;
4991         ext4_group_t block_group;
4992         ext4_grpblk_t bit;
4993         unsigned int i;
4994         struct ext4_group_desc *desc;
4995         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4996         struct ext4_buddy e4b;
4997         int err = 0, ret, free_clusters_count;
4998         ext4_grpblk_t clusters_freed;
4999         ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
5000         ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
5001         unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
5002
5003         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
5004
5005         if (count == 0)
5006                 return 0;
5007
5008         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
5009         /*
5010          * Check to see if we are freeing blocks across a group
5011          * boundary.
5012          */
5013         if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
5014                 ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
5015                              block_group);
5016                 err = -EINVAL;
5017                 goto error_return;
5018         }
5019
5020         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
5021         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5022                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
5023                 bitmap_bh = NULL;
5024                 goto error_return;
5025         }
5026
5027         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
5028         if (!desc) {
5029                 err = -EIO;
5030                 goto error_return;
5031         }
5032
5033         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5034             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5035             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
5036             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
5037                      sbi->s_itb_per_group)) {
5038                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
5039                            "Block = %llu, count = %lu",
5040                            block, count);
5041                 err = -EINVAL;
5042                 goto error_return;
5043         }
5044
5045         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5046         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5047         if (err)
5048                 goto error_return;
5049
5050         /*
5051          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5052          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5053          * using it
5054          */
5055         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5056         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5057         if (err)
5058                 goto error_return;
5059
5060         for (i = 0, clusters_freed = 0; i < cluster_count; i++) {
5061                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5062                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5063                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5064                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5065                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5066                 } else {
5067                         clusters_freed++;
5068                 }
5069         }
5070
5071         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5072         if (err)
5073                 goto error_return;
5074
5075         /*
5076          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5077          * with group lock held. generate_buddy look at
5078          * them with group lock_held
5079          */
5080         ext4_lock_group(sb, block_group);
5081         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, cluster_count);
5082         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
5083         free_clusters_count = clusters_freed +
5084                 ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5085         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, free_clusters_count);
5086         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5087         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5088         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5089         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5090                            clusters_freed);
5091
5092         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5093                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5094                 atomic64_add(clusters_freed,
5095                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
5096                                                   flex_group)->free_clusters);
5097         }
5098
5099         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5100
5101         /* We dirtied the bitmap block */
5102         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5103         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5104
5105         /* And the group descriptor block */
5106         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5107         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5108         if (!err)
5109                 err = ret;
5110
5111 error_return:
5112         brelse(bitmap_bh);
5113         ext4_std_error(sb, err);
5114         return err;
5115 }
5116
5117 /**
5118  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5119  * @sb:         super block for the file system
5120  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5121  * @count:      number of blocks to TRIM
5122  * @group:      alloc. group we are working with
5123  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5124  *
5125  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5126  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5127  * be called with under the group lock.
5128  */
5129 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5130                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5131 __releases(bitlock)
5132 __acquires(bitlock)
5133 {
5134         struct ext4_free_extent ex;
5135         int ret = 0;
5136
5137         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5138
5139         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5140
5141         ex.fe_start = start;
5142         ex.fe_group = group;
5143         ex.fe_len = count;
5144
5145         /*
5146          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5147          * being trimmed.
5148          */
5149         mb_mark_used(e4b, &ex);
5150         ext4_unlock_group(sb, group);
5151         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, NULL);
5152         ext4_lock_group(sb, group);
5153         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5154         return ret;
5155 }
5156
5157 /**
5158  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5159  * @sb:                 super block for file system
5160  * @group:              group to be trimmed
5161  * @start:              first group block to examine
5162  * @max:                last group block to examine
5163  * @minblocks:          minimum extent block count
5164  *
5165  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5166  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5167  * the extent.
5168  *
5169  *
5170  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5171  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5172  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5173  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5174  */
5175 static ext4_grpblk_t
5176 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5177                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5178                    ext4_grpblk_t minblocks)
5179 {
5180         void *bitmap;
5181         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5182         struct ext4_buddy e4b;
5183         int ret = 0;
5184
5185         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5186
5187         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5188         if (ret) {
5189                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5190                              ret, group);
5191                 return ret;
5192         }
5193         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5194
5195         ext4_lock_group(sb, group);
5196         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5197             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5198                 goto out;
5199
5200         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5201                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5202
5203         while (start <= max) {
5204                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5205                 if (start > max)
5206                         break;
5207                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5208
5209                 if ((next - start) >= minblocks) {
5210                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5211                                                next - start, group, &e4b);
5212                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5213                                 break;
5214                         ret = 0;
5215                         count += next - start;
5216                 }
5217                 free_count += next - start;
5218                 start = next + 1;
5219
5220                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5221                         count = -ERESTARTSYS;
5222                         break;
5223                 }
5224
5225                 if (need_resched()) {
5226                         ext4_unlock_group(sb, group);
5227                         cond_resched();
5228                         ext4_lock_group(sb, group);
5229                 }
5230
5231                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5232                         break;
5233         }
5234
5235         if (!ret) {
5236                 ret = count;
5237                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5238         }
5239 out:
5240         ext4_unlock_group(sb, group);
5241         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5242
5243         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5244                 count, group);
5245
5246         return ret;
5247 }
5248
5249 /**
5250  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5251  * @sb:                 superblock for filesystem
5252  * @range:              fstrim_range structure
5253  *
5254  * start:       First Byte to trim
5255  * len:         number of Bytes to trim from start
5256  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5257  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5258  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5259  * is invoked to trim all free space.
5260  */
5261 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5262 {
5263         struct ext4_group_info *grp;
5264         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5265         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5266         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5267         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5268                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5269         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5270         int ret = 0;
5271
5272         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5273         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5274         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5275                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5276
5277         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5278             start >= max_blks ||
5279             range->len < sb->s_blocksize)
5280                 return -EINVAL;
5281         if (end >= max_blks)
5282                 end = max_blks - 1;
5283         if (end <= first_data_blk)
5284                 goto out;
5285         if (start < first_data_blk)
5286                 start = first_data_blk;
5287
5288         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5289         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5290                                      &first_group, &first_cluster);
5291         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5292                                      &last_group, &last_cluster);
5293
5294         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5295         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5296
5297         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5298                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5299                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5300                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5301                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5302                         if (ret)
5303                                 break;
5304                 }
5305
5306                 /*
5307                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5308                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5309                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5310                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5311                  */
5312                 if (group == last_group)
5313                         end = last_cluster;
5314
5315                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5316                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5317                                                 end, minlen);
5318                         if (cnt < 0) {
5319                                 ret = cnt;
5320                                 break;
5321                         }
5322                         trimmed += cnt;
5323                 }
5324
5325                 /*
5326                  * For every group except the first one, we are sure
5327                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5328                  */
5329                 first_cluster = 0;
5330         }
5331
5332         if (!ret)
5333                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5334
5335 out:
5336         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5337         return ret;
5338 }
5339
5340 /* Iterate all the free extents in the group. */
5341 int
5342 ext4_mballoc_query_range(
5343         struct super_block              *sb,
5344         ext4_group_t                    group,
5345         ext4_grpblk_t                   start,
5346         ext4_grpblk_t                   end,
5347         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
5348         void                            *priv)
5349 {
5350         void                            *bitmap;
5351         ext4_grpblk_t                   next;
5352         struct ext4_buddy               e4b;
5353         int                             error;
5354
5355         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5356         if (error)
5357                 return error;
5358         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5359
5360         ext4_lock_group(sb, group);
5361
5362         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5363                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5364         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5365                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5366
5367         while (start <= end) {
5368                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
5369                 if (start > end)
5370                         break;
5371                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
5372
5373                 ext4_unlock_group(sb, group);
5374                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
5375                 if (error)
5376                         goto out_unload;
5377                 ext4_lock_group(sb, group);
5378
5379                 start = next + 1;
5380         }
5381
5382         ext4_unlock_group(sb, group);
5383 out_unload:
5384         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5385
5386         return error;
5387 }