fs/f2fs/segment.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * fs/f2fs/segment.h
   4  *
   5  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   6  *             http://www.samsung.com/
   7  */
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10
  11 /* constant macro */
  12 #define NULL_SEGNO                      ((unsigned int)(~0))
  13 #define NULL_SECNO                      ((unsigned int)(~0))
  14
  15 #define DEF_RECLAIM_PREFREE_SEGMENTS    5       /* 5% over total segments */
  16 #define DEF_MAX_RECLAIM_PREFREE_SEGMENTS        4096    /* 8GB in maximum */
  17
  18 #define F2FS_MIN_SEGMENTS       9 /* SB + 2 (CP + SIT + NAT) + SSA + MAIN */
  19 #define F2FS_MIN_META_SEGMENTS  8 /* SB + 2 (CP + SIT + NAT) + SSA */
  20
  21 /* L: Logical segment # in volume, R: Relative segment # in main area */
  22 #define GET_L2R_SEGNO(free_i, segno)    ((segno) - (free_i)->start_segno)
  23 #define GET_R2L_SEGNO(free_i, segno)    ((segno) + (free_i)->start_segno)
  24
  25 #define IS_DATASEG(t)   ((t) <= CURSEG_COLD_DATA)
  26 #define IS_NODESEG(t)   ((t) >= CURSEG_HOT_NODE && (t) <= CURSEG_COLD_NODE)
  27 #define SE_PAGETYPE(se) ((IS_NODESEG((se)->type) ? NODE : DATA))
  28
  29 static inline void sanity_check_seg_type(struct f2fs_sb_info *sbi,
  30                                                 unsigned short seg_type)
  31 {
  32         f2fs_bug_on(sbi, seg_type >= NR_PERSISTENT_LOG);
  33 }
  34
  35 #define IS_HOT(t)       ((t) == CURSEG_HOT_NODE || (t) == CURSEG_HOT_DATA)
  36 #define IS_WARM(t)      ((t) == CURSEG_WARM_NODE || (t) == CURSEG_WARM_DATA)
  37 #define IS_COLD(t)      ((t) == CURSEG_COLD_NODE || (t) == CURSEG_COLD_DATA)
  38
  39 #define IS_CURSEG(sbi, seg)                                             \
  40         (((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno) ||    \
  41          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_DATA)->segno) ||   \
  42          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA)->segno) ||   \
  43          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_NODE)->segno) ||    \
  44          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_NODE)->segno) ||   \
  45          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_NODE)->segno) ||   \
  46          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA_PINNED)->segno) ||    \
  47          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_ALL_DATA_ATGC)->segno))
  48
  49 #define IS_CURSEC(sbi, secno)                                           \
  50         (((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno /            \
  51           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  52          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_DATA)->segno /           \
  53           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  54          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA)->segno /           \
  55           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  56          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_NODE)->segno /            \
  57           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  58          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_NODE)->segno /           \
  59           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  60          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_NODE)->segno /           \
  61           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  62          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA_PINNED)->segno /    \
  63           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  64          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_ALL_DATA_ATGC)->segno /       \
  65           (sbi)->segs_per_sec))
  66
  67 #define MAIN_BLKADDR(sbi)                                               \
  68         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->main_blkaddr :                          \
  69                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->main_blkaddr))
  70 #define SEG0_BLKADDR(sbi)                                               \
  71         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->seg0_blkaddr :                          \
  72                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->segment0_blkaddr))
  73
  74 #define MAIN_SEGS(sbi)  (SM_I(sbi)->main_segments)
  75 #define MAIN_SECS(sbi)  ((sbi)->total_sections)
  76
  77 #define TOTAL_SEGS(sbi)                                                 \
  78         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->segment_count :                                 \
  79                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->segment_count))
  80 #define TOTAL_BLKS(sbi) (TOTAL_SEGS(sbi) << (sbi)->log_blocks_per_seg)
  81
  82 #define MAX_BLKADDR(sbi)        (SEG0_BLKADDR(sbi) + TOTAL_BLKS(sbi))
  83 #define SEGMENT_SIZE(sbi)       (1ULL << ((sbi)->log_blocksize +        \
  84                                         (sbi)->log_blocks_per_seg))
  85
  86 #define START_BLOCK(sbi, segno) (SEG0_BLKADDR(sbi) +                    \
  87          (GET_R2L_SEGNO(FREE_I(sbi), segno) << (sbi)->log_blocks_per_seg))
  88
  89 #define NEXT_FREE_BLKADDR(sbi, curseg)                                  \
  90         (START_BLOCK(sbi, (curseg)->segno) + (curseg)->next_blkoff)
  91
  92 #define GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)     ((blk_addr) - SEG0_BLKADDR(sbi))
  93 #define GET_SEGNO_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)                              \
  94         (GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr) >> (sbi)->log_blocks_per_seg)
  95 #define GET_BLKOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)                             \
  96         (GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr) & ((sbi)->blocks_per_seg - 1))
  97
  98 #define GET_SEGNO(sbi, blk_addr)                                        \
  99         ((!__is_valid_data_blkaddr(blk_addr)) ?                 \
 100         NULL_SEGNO : GET_L2R_SEGNO(FREE_I(sbi),                 \
 101                 GET_SEGNO_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)))
 102 #define BLKS_PER_SEC(sbi)                                       \
 103         ((sbi)->segs_per_sec * (sbi)->blocks_per_seg)
 104 #define CAP_BLKS_PER_SEC(sbi)                                   \
 105         ((sbi)->segs_per_sec * (sbi)->blocks_per_seg -          \
 106          (sbi)->unusable_blocks_per_sec)
 107 #define CAP_SEGS_PER_SEC(sbi)                                   \
 108         ((sbi)->segs_per_sec - ((sbi)->unusable_blocks_per_sec >>\
 109         (sbi)->log_blocks_per_seg))
 110 #define GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno)                            \
 111         (((segno) == -1) ? -1: (segno) / (sbi)->segs_per_sec)
 112 #define GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno)                            \
 113         ((secno) * (sbi)->segs_per_sec)
 114 #define GET_ZONE_FROM_SEC(sbi, secno)                           \
 115         (((secno) == -1) ? -1: (secno) / (sbi)->secs_per_zone)
 116 #define GET_ZONE_FROM_SEG(sbi, segno)                           \
 117         GET_ZONE_FROM_SEC(sbi, GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno))
 118
 119 #define GET_SUM_BLOCK(sbi, segno)                               \
 120         ((sbi)->sm_info->ssa_blkaddr + (segno))
 121
 122 #define GET_SUM_TYPE(footer) ((footer)->entry_type)
 123 #define SET_SUM_TYPE(footer, type) ((footer)->entry_type = (type))
 124
 125 #define SIT_ENTRY_OFFSET(sit_i, segno)                                  \
 126         ((segno) % (sit_i)->sents_per_block)
 127 #define SIT_BLOCK_OFFSET(segno)                                 \
 128         ((segno) / SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 129 #define START_SEGNO(segno)              \
 130         (SIT_BLOCK_OFFSET(segno) * SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 131 #define SIT_BLK_CNT(sbi)                        \
 132         DIV_ROUND_UP(MAIN_SEGS(sbi), SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 133 #define f2fs_bitmap_size(nr)                    \
 134         (BITS_TO_LONGS(nr) * sizeof(unsigned long))
 135
 136 #define SECTOR_FROM_BLOCK(blk_addr)                                     \
 137         (((sector_t)blk_addr) << F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK)
 138 #define SECTOR_TO_BLOCK(sectors)                                        \
 139         ((sectors) >> F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK)
 140
 141 /*
 142  * indicate a block allocation direction: RIGHT and LEFT.
 143  * RIGHT means allocating new sections towards the end of volume.
 144  * LEFT means the opposite direction.
 145  */
 146 enum {
 147         ALLOC_RIGHT = 0,
 148         ALLOC_LEFT
 149 };
 150
 151 /*
 152  * In the victim_sel_policy->alloc_mode, there are three block allocation modes.
 153  * LFS writes data sequentially with cleaning operations.
 154  * SSR (Slack Space Recycle) reuses obsolete space without cleaning operations.
 155  * AT_SSR (Age Threshold based Slack Space Recycle) merges fragments into
 156  * fragmented segment which has similar aging degree.
 157  */
 158 enum {
 159         LFS = 0,
 160         SSR,
 161         AT_SSR,
 162 };
 163
 164 /*
 165  * In the victim_sel_policy->gc_mode, there are three gc, aka cleaning, modes.
 166  * GC_CB is based on cost-benefit algorithm.
 167  * GC_GREEDY is based on greedy algorithm.
 168  * GC_AT is based on age-threshold algorithm.
 169  */
 170 enum {
 171         GC_CB = 0,
 172         GC_GREEDY,
 173         GC_AT,
 174         ALLOC_NEXT,
 175         FLUSH_DEVICE,
 176         MAX_GC_POLICY,
 177 };
 178
 179 /*
 180  * BG_GC means the background cleaning job.
 181  * FG_GC means the on-demand cleaning job.
 182  */
 183 enum {
 184         BG_GC = 0,
 185         FG_GC,
 186 };
 187
 188 /* for a function parameter to select a victim segment */
 189 struct victim_sel_policy {
 190         int alloc_mode;                 /* LFS or SSR */
 191         int gc_mode;                    /* GC_CB or GC_GREEDY */
 192         unsigned long *dirty_bitmap;    /* dirty segment/section bitmap */
 193         unsigned int max_search;        /*
 194                                          * maximum # of segments/sections
 195                                          * to search
 196                                          */
 197         unsigned int offset;            /* last scanned bitmap offset */
 198         unsigned int ofs_unit;          /* bitmap search unit */
 199         unsigned int min_cost;          /* minimum cost */
 200         unsigned long long oldest_age;  /* oldest age of segments having the same min cost */
 201         unsigned int min_segno;         /* segment # having min. cost */
 202         unsigned long long age;         /* mtime of GCed section*/
 203         unsigned long long age_threshold;/* age threshold */
 204 };
 205
 206 struct seg_entry {
 207         unsigned int type:6;            /* segment type like CURSEG_XXX_TYPE */
 208         unsigned int valid_blocks:10;   /* # of valid blocks */
 209         unsigned int ckpt_valid_blocks:10;      /* # of valid blocks last cp */
 210         unsigned int padding:6;         /* padding */
 211         unsigned char *cur_valid_map;   /* validity bitmap of blocks */
 212 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 213         unsigned char *cur_valid_map_mir;       /* mirror of current valid bitmap */
 214 #endif
 215         /*
 216          * # of valid blocks and the validity bitmap stored in the last
 217          * checkpoint pack. This information is used by the SSR mode.
 218          */
 219         unsigned char *ckpt_valid_map;  /* validity bitmap of blocks last cp */
 220         unsigned char *discard_map;
 221         unsigned long long mtime;       /* modification time of the segment */
 222 };
 223
 224 struct sec_entry {
 225         unsigned int valid_blocks;      /* # of valid blocks in a section */
 226 };
 227
 228 struct segment_allocation {
 229         void (*allocate_segment)(struct f2fs_sb_info *, int, bool);
 230 };
 231
 232 #define MAX_SKIP_GC_COUNT                       16
 233
 234 struct revoke_entry {
 235         struct list_head list;
 236         block_t old_addr;               /* for revoking when fail to commit */
 237         pgoff_t index;
 238 };
 239
 240 struct sit_info {
 241         const struct segment_allocation *s_ops;
 242
 243         block_t sit_base_addr;          /* start block address of SIT area */
 244         block_t sit_blocks;             /* # of blocks used by SIT area */
 245         block_t written_valid_blocks;   /* # of valid blocks in main area */
 246         char *bitmap;                   /* all bitmaps pointer */
 247         char *sit_bitmap;               /* SIT bitmap pointer */
 248 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 249         char *sit_bitmap_mir;           /* SIT bitmap mirror */
 250
 251         /* bitmap of segments to be ignored by GC in case of errors */
 252         unsigned long *invalid_segmap;
 253 #endif
 254         unsigned int bitmap_size;       /* SIT bitmap size */
 255
 256         unsigned long *tmp_map;                 /* bitmap for temporal use */
 257         unsigned long *dirty_sentries_bitmap;   /* bitmap for dirty sentries */
 258         unsigned int dirty_sentries;            /* # of dirty sentries */
 259         unsigned int sents_per_block;           /* # of SIT entries per block */
 260         struct rw_semaphore sentry_lock;        /* to protect SIT cache */
 261         struct seg_entry *sentries;             /* SIT segment-level cache */
 262         struct sec_entry *sec_entries;          /* SIT section-level cache */
 263
 264         /* for cost-benefit algorithm in cleaning procedure */
 265         unsigned long long elapsed_time;        /* elapsed time after mount */
 266         unsigned long long mounted_time;        /* mount time */
 267         unsigned long long min_mtime;           /* min. modification time */
 268         unsigned long long max_mtime;           /* max. modification time */
 269         unsigned long long dirty_min_mtime;     /* rerange candidates in GC_AT */
 270         unsigned long long dirty_max_mtime;     /* rerange candidates in GC_AT */
 271
 272         unsigned int last_victim[MAX_GC_POLICY]; /* last victim segment # */
 273 };
 274
 275 struct free_segmap_info {
 276         unsigned int start_segno;       /* start segment number logically */
 277         unsigned int free_segments;     /* # of free segments */
 278         unsigned int free_sections;     /* # of free sections */
 279         spinlock_t segmap_lock;         /* free segmap lock */
 280         unsigned long *free_segmap;     /* free segment bitmap */
 281         unsigned long *free_secmap;     /* free section bitmap */
 282 };
 283
 284 /* Notice: The order of dirty type is same with CURSEG_XXX in f2fs.h */
 285 enum dirty_type {
 286         DIRTY_HOT_DATA,         /* dirty segments assigned as hot data logs */
 287         DIRTY_WARM_DATA,        /* dirty segments assigned as warm data logs */
 288         DIRTY_COLD_DATA,        /* dirty segments assigned as cold data logs */
 289         DIRTY_HOT_NODE,         /* dirty segments assigned as hot node logs */
 290         DIRTY_WARM_NODE,        /* dirty segments assigned as warm node logs */
 291         DIRTY_COLD_NODE,        /* dirty segments assigned as cold node logs */
 292         DIRTY,                  /* to count # of dirty segments */
 293         PRE,                    /* to count # of entirely obsolete segments */
 294         NR_DIRTY_TYPE
 295 };
 296
 297 struct dirty_seglist_info {
 298         const struct victim_selection *v_ops;   /* victim selction operation */
 299         unsigned long *dirty_segmap[NR_DIRTY_TYPE];
 300         unsigned long *dirty_secmap;
 301         struct mutex seglist_lock;              /* lock for segment bitmaps */
 302         int nr_dirty[NR_DIRTY_TYPE];            /* # of dirty segments */
 303         unsigned long *victim_secmap;           /* background GC victims */
 304         unsigned long *pinned_secmap;           /* pinned victims from foreground GC */
 305         unsigned int pinned_secmap_cnt;         /* count of victims which has pinned data */
 306         bool enable_pin_section;                /* enable pinning section */
 307 };
 308
 309 /* victim selection function for cleaning and SSR */
 310 struct victim_selection {
 311         int (*get_victim)(struct f2fs_sb_info *, unsigned int *,
 312                                         int, int, char, unsigned long long);
 313 };
 314
 315 /* for active log information */
 316 struct curseg_info {
 317         struct mutex curseg_mutex;              /* lock for consistency */
 318         struct f2fs_summary_block *sum_blk;     /* cached summary block */
 319         struct rw_semaphore journal_rwsem;      /* protect journal area */
 320         struct f2fs_journal *journal;           /* cached journal info */
 321         unsigned char alloc_type;               /* current allocation type */
 322         unsigned short seg_type;                /* segment type like CURSEG_XXX_TYPE */
 323         unsigned int segno;                     /* current segment number */
 324         unsigned short next_blkoff;             /* next block offset to write */
 325         unsigned int zone;                      /* current zone number */
 326         unsigned int next_segno;                /* preallocated segment */
 327         int fragment_remained_chunk;            /* remained block size in a chunk for block fragmentation mode */
 328         bool inited;                            /* indicate inmem log is inited */
 329 };
 330
 331 struct sit_entry_set {
 332         struct list_head set_list;      /* link with all sit sets */
 333         unsigned int start_segno;       /* start segno of sits in set */
 334         unsigned int entry_cnt;         /* the # of sit entries in set */
 335 };
 336
 337 /*
 338  * inline functions
 339  */
 340 static inline struct curseg_info *CURSEG_I(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 341 {
 342         return (struct curseg_info *)(SM_I(sbi)->curseg_array + type);
 343 }
 344
 345 static inline struct seg_entry *get_seg_entry(struct f2fs_sb_info *sbi,
 346                                                 unsigned int segno)
 347 {
 348         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 349         return &sit_i->sentries[segno];
 350 }
 351
 352 static inline struct sec_entry *get_sec_entry(struct f2fs_sb_info *sbi,
 353                                                 unsigned int segno)
 354 {
 355         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 356         return &sit_i->sec_entries[GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno)];
 357 }
 358
 359 static inline unsigned int get_valid_blocks(struct f2fs_sb_info *sbi,
 360                                 unsigned int segno, bool use_section)
 361 {
 362         /*
 363          * In order to get # of valid blocks in a section instantly from many
 364          * segments, f2fs manages two counting structures separately.
 365          */
 366         if (use_section && __is_large_section(sbi))
 367                 return get_sec_entry(sbi, segno)->valid_blocks;
 368         else
 369                 return get_seg_entry(sbi, segno)->valid_blocks;
 370 }
 371
 372 static inline unsigned int get_ckpt_valid_blocks(struct f2fs_sb_info *sbi,
 373                                 unsigned int segno, bool use_section)
 374 {
 375         if (use_section && __is_large_section(sbi)) {
 376                 unsigned int start_segno = START_SEGNO(segno);
 377                 unsigned int blocks = 0;
 378                 int i;
 379
 380                 for (i = 0; i < sbi->segs_per_sec; i++, start_segno++) {
 381                         struct seg_entry *se = get_seg_entry(sbi, start_segno);
 382
 383                         blocks += se->ckpt_valid_blocks;
 384                 }
 385                 return blocks;
 386         }
 387         return get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 388 }
 389
 390 static inline void seg_info_from_raw_sit(struct seg_entry *se,
 391                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 392 {
 393         se->valid_blocks = GET_SIT_VBLOCKS(rs);
 394         se->ckpt_valid_blocks = GET_SIT_VBLOCKS(rs);
 395         memcpy(se->cur_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 396         memcpy(se->ckpt_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 397 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 398         memcpy(se->cur_valid_map_mir, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 399 #endif
 400         se->type = GET_SIT_TYPE(rs);
 401         se->mtime = le64_to_cpu(rs->mtime);
 402 }
 403
 404 static inline void __seg_info_to_raw_sit(struct seg_entry *se,
 405                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 406 {
 407         unsigned short raw_vblocks = (se->type << SIT_VBLOCKS_SHIFT) |
 408                                         se->valid_blocks;
 409         rs->vblocks = cpu_to_le16(raw_vblocks);
 410         memcpy(rs->valid_map, se->cur_valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 411         rs->mtime = cpu_to_le64(se->mtime);
 412 }
 413
 414 static inline void seg_info_to_sit_page(struct f2fs_sb_info *sbi,
 415                                 struct page *page, unsigned int start)
 416 {
 417         struct f2fs_sit_block *raw_sit;
 418         struct seg_entry *se;
 419         struct f2fs_sit_entry *rs;
 420         unsigned int end = min(start + SIT_ENTRY_PER_BLOCK,
 421                                         (unsigned long)MAIN_SEGS(sbi));
 422         int i;
 423
 424         raw_sit = (struct f2fs_sit_block *)page_address(page);
 425         memset(raw_sit, 0, PAGE_SIZE);
 426         for (i = 0; i < end - start; i++) {
 427                 rs = &raw_sit->entries[i];
 428                 se = get_seg_entry(sbi, start + i);
 429                 __seg_info_to_raw_sit(se, rs);
 430         }
 431 }
 432
 433 static inline void seg_info_to_raw_sit(struct seg_entry *se,
 434                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 435 {
 436         __seg_info_to_raw_sit(se, rs);
 437
 438         memcpy(se->ckpt_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 439         se->ckpt_valid_blocks = se->valid_blocks;
 440 }
 441
 442 static inline unsigned int find_next_inuse(struct free_segmap_info *free_i,
 443                 unsigned int max, unsigned int segno)
 444 {
 445         unsigned int ret;
 446         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 447         ret = find_next_bit(free_i->free_segmap, max, segno);
 448         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 449         return ret;
 450 }
 451
 452 static inline void __set_free(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int segno)
 453 {
 454         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 455         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 456         unsigned int start_segno = GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno);
 457         unsigned int next;
 458         unsigned int usable_segs = f2fs_usable_segs_in_sec(sbi, segno);
 459
 460         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 461         clear_bit(segno, free_i->free_segmap);
 462         free_i->free_segments++;
 463
 464         next = find_next_bit(free_i->free_segmap,
 465                         start_segno + sbi->segs_per_sec, start_segno);
 466         if (next >= start_segno + usable_segs) {
 467                 clear_bit(secno, free_i->free_secmap);
 468                 free_i->free_sections++;
 469         }
 470         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 471 }
 472
 473 static inline void __set_inuse(struct f2fs_sb_info *sbi,
 474                 unsigned int segno)
 475 {
 476         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 477         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 478
 479         set_bit(segno, free_i->free_segmap);
 480         free_i->free_segments--;
 481         if (!test_and_set_bit(secno, free_i->free_secmap))
 482                 free_i->free_sections--;
 483 }
 484
 485 static inline void __set_test_and_free(struct f2fs_sb_info *sbi,
 486                 unsigned int segno, bool inmem)
 487 {
 488         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 489         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 490         unsigned int start_segno = GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno);
 491         unsigned int next;
 492         unsigned int usable_segs = f2fs_usable_segs_in_sec(sbi, segno);
 493
 494         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 495         if (test_and_clear_bit(segno, free_i->free_segmap)) {
 496                 free_i->free_segments++;
 497
 498                 if (!inmem && IS_CURSEC(sbi, secno))
 499                         goto skip_free;
 500                 next = find_next_bit(free_i->free_segmap,
 501                                 start_segno + sbi->segs_per_sec, start_segno);
 502                 if (next >= start_segno + usable_segs) {
 503                         if (test_and_clear_bit(secno, free_i->free_secmap))
 504                                 free_i->free_sections++;
 505                 }
 506         }
 507 skip_free:
 508         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 509 }
 510
 511 static inline void __set_test_and_inuse(struct f2fs_sb_info *sbi,
 512                 unsigned int segno)
 513 {
 514         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 515         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 516
 517         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 518         if (!test_and_set_bit(segno, free_i->free_segmap)) {
 519                 free_i->free_segments--;
 520                 if (!test_and_set_bit(secno, free_i->free_secmap))
 521                         free_i->free_sections--;
 522         }
 523         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 524 }
 525
 526 static inline void get_sit_bitmap(struct f2fs_sb_info *sbi,
 527                 void *dst_addr)
 528 {
 529         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 530
 531 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 532         if (memcmp(sit_i->sit_bitmap, sit_i->sit_bitmap_mir,
 533                                                 sit_i->bitmap_size))
 534                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 535 #endif
 536         memcpy(dst_addr, sit_i->sit_bitmap, sit_i->bitmap_size);
 537 }
 538
 539 static inline block_t written_block_count(struct f2fs_sb_info *sbi)
 540 {
 541         return SIT_I(sbi)->written_valid_blocks;
 542 }
 543
 544 static inline unsigned int free_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 545 {
 546         return FREE_I(sbi)->free_segments;
 547 }
 548
 549 static inline unsigned int reserved_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 550 {
 551         return SM_I(sbi)->reserved_segments +
 552                         SM_I(sbi)->additional_reserved_segments;
 553 }
 554
 555 static inline unsigned int free_sections(struct f2fs_sb_info *sbi)
 556 {
 557         return FREE_I(sbi)->free_sections;
 558 }
 559
 560 static inline unsigned int prefree_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 561 {
 562         return DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[PRE];
 563 }
 564
 565 static inline unsigned int dirty_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 566 {
 567         return DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_HOT_DATA] +
 568                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_WARM_DATA] +
 569                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_COLD_DATA] +
 570                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_HOT_NODE] +
 571                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_WARM_NODE] +
 572                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_COLD_NODE];
 573 }
 574
 575 static inline int overprovision_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 576 {
 577         return SM_I(sbi)->ovp_segments;
 578 }
 579
 580 static inline int reserved_sections(struct f2fs_sb_info *sbi)
 581 {
 582         return GET_SEC_FROM_SEG(sbi, reserved_segments(sbi));
 583 }
 584
 585 static inline bool has_curseg_enough_space(struct f2fs_sb_info *sbi,
 586                         unsigned int node_blocks, unsigned int dent_blocks)
 587 {
 588
 589         unsigned segno, left_blocks;
 590         int i;
 591
 592         /* check current node sections in the worst case. */
 593         for (i = CURSEG_HOT_NODE; i <= CURSEG_COLD_NODE; i++) {
 594                 segno = CURSEG_I(sbi, i)->segno;
 595                 left_blocks = CAP_BLKS_PER_SEC(sbi) -
 596                                 get_ckpt_valid_blocks(sbi, segno, true);
 597                 if (node_blocks > left_blocks)
 598                         return false;
 599         }
 600
 601         /* check current data section for dentry blocks. */
 602         segno = CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno;
 603         left_blocks = CAP_BLKS_PER_SEC(sbi) -
 604                         get_ckpt_valid_blocks(sbi, segno, true);
 605         if (dent_blocks > left_blocks)
 606                 return false;
 607         return true;
 608 }
 609
 610 /*
 611  * calculate needed sections for dirty node/dentry
 612  * and call has_curseg_enough_space
 613  */
 614 static inline void __get_secs_required(struct f2fs_sb_info *sbi,
 615                 unsigned int *lower_p, unsigned int *upper_p, bool *curseg_p)
 616 {
 617         unsigned int total_node_blocks = get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_NODES) +
 618                                         get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS) +
 619                                         get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_IMETA);
 620         unsigned int total_dent_blocks = get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 621         unsigned int node_secs = total_node_blocks / CAP_BLKS_PER_SEC(sbi);
 622         unsigned int dent_secs = total_dent_blocks / CAP_BLKS_PER_SEC(sbi);
 623         unsigned int node_blocks = total_node_blocks % CAP_BLKS_PER_SEC(sbi);
 624         unsigned int dent_blocks = total_dent_blocks % CAP_BLKS_PER_SEC(sbi);
 625
 626         if (lower_p)
 627                 *lower_p = node_secs + dent_secs;
 628         if (upper_p)
 629                 *upper_p = node_secs + dent_secs +
 630                         (node_blocks ? 1 : 0) + (dent_blocks ? 1 : 0);
 631         if (curseg_p)
 632                 *curseg_p = has_curseg_enough_space(sbi,
 633                                 node_blocks, dent_blocks);
 634 }
 635
 636 static inline bool has_not_enough_free_secs(struct f2fs_sb_info *sbi,
 637                                         int freed, int needed)
 638 {
 639         unsigned int free_secs, lower_secs, upper_secs;
 640         bool curseg_space;
 641
 642         if (unlikely(is_sbi_flag_set(sbi, SBI_POR_DOING)))
 643                 return false;
 644
 645         __get_secs_required(sbi, &lower_secs, &upper_secs, &curseg_space);
 646
 647         free_secs = free_sections(sbi) + freed;
 648         lower_secs += needed + reserved_sections(sbi);
 649         upper_secs += needed + reserved_sections(sbi);
 650
 651         if (free_secs > upper_secs)
 652                 return false;
 653         if (free_secs <= lower_secs)
 654                 return true;
 655         return !curseg_space;
 656 }
 657
 658 static inline bool f2fs_is_checkpoint_ready(struct f2fs_sb_info *sbi)
 659 {
 660         if (likely(!is_sbi_flag_set(sbi, SBI_CP_DISABLED)))
 661                 return true;
 662         if (likely(!has_not_enough_free_secs(sbi, 0, 0)))
 663                 return true;
 664         return false;
 665 }
 666
 667 static inline bool excess_prefree_segs(struct f2fs_sb_info *sbi)
 668 {
 669         return prefree_segments(sbi) > SM_I(sbi)->rec_prefree_segments;
 670 }
 671
 672 static inline int utilization(struct f2fs_sb_info *sbi)
 673 {
 674         return div_u64((u64)valid_user_blocks(sbi) * 100,
 675                                         sbi->user_block_count);
 676 }
 677
 678 /*
 679  * Sometimes f2fs may be better to drop out-of-place update policy.
 680  * And, users can control the policy through sysfs entries.
 681  * There are five policies with triggering conditions as follows.
 682  * F2FS_IPU_FORCE - all the time,
 683  * F2FS_IPU_SSR - if SSR mode is activated,
 684  * F2FS_IPU_UTIL - if FS utilization is over threashold,
 685  * F2FS_IPU_SSR_UTIL - if SSR mode is activated and FS utilization is over
 686  *                     threashold,
 687  * F2FS_IPU_FSYNC - activated in fsync path only for high performance flash
 688  *                     storages. IPU will be triggered only if the # of dirty
 689  *                     pages over min_fsync_blocks. (=default option)
 690  * F2FS_IPU_ASYNC - do IPU given by asynchronous write requests.
 691  * F2FS_IPU_NOCACHE - disable IPU bio cache.
 692  * F2FS_IPU_HONOR_OPU_WRITE - use OPU write prior to IPU write if inode has
 693  *                            FI_OPU_WRITE flag.
 694  * F2FS_IPU_DISABLE - disable IPU. (=default option in LFS mode)
 695  */
 696 #define DEF_MIN_IPU_UTIL        70
 697 #define DEF_MIN_FSYNC_BLOCKS    8
 698 #define DEF_MIN_HOT_BLOCKS      16
 699
 700 #define SMALL_VOLUME_SEGMENTS   (16 * 512)      /* 16GB */
 701
 702 enum {
 703         F2FS_IPU_FORCE,
 704         F2FS_IPU_SSR,
 705         F2FS_IPU_UTIL,
 706         F2FS_IPU_SSR_UTIL,
 707         F2FS_IPU_FSYNC,
 708         F2FS_IPU_ASYNC,
 709         F2FS_IPU_NOCACHE,
 710         F2FS_IPU_HONOR_OPU_WRITE,
 711 };
 712
 713 static inline unsigned int curseg_segno(struct f2fs_sb_info *sbi,
 714                 int type)
 715 {
 716         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 717         return curseg->segno;
 718 }
 719
 720 static inline unsigned char curseg_alloc_type(struct f2fs_sb_info *sbi,
 721                 int type)
 722 {
 723         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 724         return curseg->alloc_type;
 725 }
 726
 727 static inline unsigned short curseg_blkoff(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 728 {
 729         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 730         return curseg->next_blkoff;
 731 }
 732
 733 static inline void check_seg_range(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int segno)
 734 {
 735         f2fs_bug_on(sbi, segno > TOTAL_SEGS(sbi) - 1);
 736 }
 737
 738 static inline void verify_fio_blkaddr(struct f2fs_io_info *fio)
 739 {
 740         struct f2fs_sb_info *sbi = fio->sbi;
 741
 742         if (__is_valid_data_blkaddr(fio->old_blkaddr))
 743                 verify_blkaddr(sbi, fio->old_blkaddr, __is_meta_io(fio) ?
 744                                         META_GENERIC : DATA_GENERIC);
 745         verify_blkaddr(sbi, fio->new_blkaddr, __is_meta_io(fio) ?
 746                                         META_GENERIC : DATA_GENERIC_ENHANCE);
 747 }
 748
 749 /*
 750  * Summary block is always treated as an invalid block
 751  */
 752 static inline int check_block_count(struct f2fs_sb_info *sbi,
 753                 int segno, struct f2fs_sit_entry *raw_sit)
 754 {
 755         bool is_valid  = test_bit_le(0, raw_sit->valid_map) ? true : false;
 756         int valid_blocks = 0;
 757         int cur_pos = 0, next_pos;
 758         unsigned int usable_blks_per_seg = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno);
 759
 760         /* check bitmap with valid block count */
 761         do {
 762                 if (is_valid) {
 763                         next_pos = find_next_zero_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 764                                         usable_blks_per_seg,
 765                                         cur_pos);
 766                         valid_blocks += next_pos - cur_pos;
 767                 } else
 768                         next_pos = find_next_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 769                                         usable_blks_per_seg,
 770                                         cur_pos);
 771                 cur_pos = next_pos;
 772                 is_valid = !is_valid;
 773         } while (cur_pos < usable_blks_per_seg);
 774
 775         if (unlikely(GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit) != valid_blocks)) {
 776                 f2fs_err(sbi, "Mismatch valid blocks %d vs. %d",
 777                          GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit), valid_blocks);
 778                 set_sbi_flag(sbi, SBI_NEED_FSCK);
 779                 f2fs_handle_error(sbi, ERROR_INCONSISTENT_SIT);
 780                 return -EFSCORRUPTED;
 781         }
 782
 783         if (usable_blks_per_seg < sbi->blocks_per_seg)
 784                 f2fs_bug_on(sbi, find_next_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 785                                 sbi->blocks_per_seg,
 786                                 usable_blks_per_seg) != sbi->blocks_per_seg);
 787
 788         /* check segment usage, and check boundary of a given segment number */
 789         if (unlikely(GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit) > usable_blks_per_seg
 790                                         || segno > TOTAL_SEGS(sbi) - 1)) {
 791                 f2fs_err(sbi, "Wrong valid blocks %d or segno %u",
 792                          GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit), segno);
 793                 set_sbi_flag(sbi, SBI_NEED_FSCK);
 794                 f2fs_handle_error(sbi, ERROR_INCONSISTENT_SIT);
 795                 return -EFSCORRUPTED;
 796         }
 797         return 0;
 798 }
 799
 800 static inline pgoff_t current_sit_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 801                                                 unsigned int start)
 802 {
 803         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 804         unsigned int offset = SIT_BLOCK_OFFSET(start);
 805         block_t blk_addr = sit_i->sit_base_addr + offset;
 806
 807         check_seg_range(sbi, start);
 808
 809 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 810         if (f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap) !=
 811                         f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap_mir))
 812                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 813 #endif
 814
 815         /* calculate sit block address */
 816         if (f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap))
 817                 blk_addr += sit_i->sit_blocks;
 818
 819         return blk_addr;
 820 }
 821
 822 static inline pgoff_t next_sit_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 823                                                 pgoff_t block_addr)
 824 {
 825         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 826         block_addr -= sit_i->sit_base_addr;
 827         if (block_addr < sit_i->sit_blocks)
 828                 block_addr += sit_i->sit_blocks;
 829         else
 830                 block_addr -= sit_i->sit_blocks;
 831
 832         return block_addr + sit_i->sit_base_addr;
 833 }
 834
 835 static inline void set_to_next_sit(struct sit_info *sit_i, unsigned int start)
 836 {
 837         unsigned int block_off = SIT_BLOCK_OFFSET(start);
 838
 839         f2fs_change_bit(block_off, sit_i->sit_bitmap);
 840 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 841         f2fs_change_bit(block_off, sit_i->sit_bitmap_mir);
 842 #endif
 843 }
 844
 845 static inline unsigned long long get_mtime(struct f2fs_sb_info *sbi,
 846                                                 bool base_time)
 847 {
 848         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 849         time64_t diff, now = ktime_get_boottime_seconds();
 850
 851         if (now >= sit_i->mounted_time)
 852                 return sit_i->elapsed_time + now - sit_i->mounted_time;
 853
 854         /* system time is set to the past */
 855         if (!base_time) {
 856                 diff = sit_i->mounted_time - now;
 857                 if (sit_i->elapsed_time >= diff)
 858                         return sit_i->elapsed_time - diff;
 859                 return 0;
 860         }
 861         return sit_i->elapsed_time;
 862 }
 863
 864 static inline void set_summary(struct f2fs_summary *sum, nid_t nid,
 865                         unsigned int ofs_in_node, unsigned char version)
 866 {
 867         sum->nid = cpu_to_le32(nid);
 868         sum->ofs_in_node = cpu_to_le16(ofs_in_node);
 869         sum->version = version;
 870 }
 871
 872 static inline block_t start_sum_block(struct f2fs_sb_info *sbi)
 873 {
 874         return __start_cp_addr(sbi) +
 875                 le32_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->cp_pack_start_sum);
 876 }
 877
 878 static inline block_t sum_blk_addr(struct f2fs_sb_info *sbi, int base, int type)
 879 {
 880         return __start_cp_addr(sbi) +
 881                 le32_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->cp_pack_total_block_count)
 882                                 - (base + 1) + type;
 883 }
 884
 885 static inline bool sec_usage_check(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int secno)
 886 {
 887         if (IS_CURSEC(sbi, secno) || (sbi->cur_victim_sec == secno))
 888                 return true;
 889         return false;
 890 }
 891
 892 /*
 893  * It is very important to gather dirty pages and write at once, so that we can
 894  * submit a big bio without interfering other data writes.
 895  * By default, 512 pages for directory data,
 896  * 512 pages (2MB) * 8 for nodes, and
 897  * 256 pages * 8 for meta are set.
 898  */
 899 static inline int nr_pages_to_skip(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 900 {
 901         if (sbi->sb->s_bdi->wb.dirty_exceeded)
 902                 return 0;
 903
 904         if (type == DATA)
 905                 return sbi->blocks_per_seg;
 906         else if (type == NODE)
 907                 return 8 * sbi->blocks_per_seg;
 908         else if (type == META)
 909                 return 8 * BIO_MAX_VECS;
 910         else
 911                 return 0;
 912 }
 913
 914 /*
 915  * When writing pages, it'd better align nr_to_write for segment size.
 916  */
 917 static inline long nr_pages_to_write(struct f2fs_sb_info *sbi, int type,
 918                                         struct writeback_control *wbc)
 919 {
 920         long nr_to_write, desired;
 921
 922         if (wbc->sync_mode != WB_SYNC_NONE)
 923                 return 0;
 924
 925         nr_to_write = wbc->nr_to_write;
 926         desired = BIO_MAX_VECS;
 927         if (type == NODE)
 928                 desired <<= 1;
 929
 930         wbc->nr_to_write = desired;
 931         return desired - nr_to_write;
 932 }
 933
 934 static inline void wake_up_discard_thread(struct f2fs_sb_info *sbi, bool force)
 935 {
 936         struct discard_cmd_control *dcc = SM_I(sbi)->dcc_info;
 937         bool wakeup = false;
 938         int i;
 939
 940         if (force)
 941                 goto wake_up;
 942
 943         mutex_lock(&dcc->cmd_lock);
 944         for (i = MAX_PLIST_NUM - 1; i >= 0; i--) {
 945                 if (i + 1 < dcc->discard_granularity)
 946                         break;
 947                 if (!list_empty(&dcc->pend_list[i])) {
 948                         wakeup = true;
 949                         break;
 950                 }
 951         }
 952         mutex_unlock(&dcc->cmd_lock);
 953         if (!wakeup || !is_idle(sbi, DISCARD_TIME))
 954                 return;
 955 wake_up:
 956         dcc->discard_wake = 1;
 957         wake_up_interruptible_all(&dcc->discard_wait_queue);
 958 }