GNU Linux-libre 4.19.295-gnu1
[releases.git] / fs / ubifs / budget.c
1 /*
2  * This file is part of UBIFS.
3  *
4  * Copyright (C) 2006-2008 Nokia Corporation.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published by
8  * the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
11  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
12  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
13  * more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
16  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 51
17  * Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
18  *
19  * Authors: Adrian Hunter
20  *          Artem Bityutskiy (Битюцкий Артём)
21  */
22
23 /*
24  * This file implements the budgeting sub-system which is responsible for UBIFS
25  * space management.
26  *
27  * Factors such as compression, wasted space at the ends of LEBs, space in other
28  * journal heads, the effect of updates on the index, and so on, make it
29  * impossible to accurately predict the amount of space needed. Consequently
30  * approximations are used.
31  */
32
33 #include "ubifs.h"
34 #include <linux/writeback.h>
35 #include <linux/math64.h>
36
37 /*
38  * When pessimistic budget calculations say that there is no enough space,
39  * UBIFS starts writing back dirty inodes and pages, doing garbage collection,
40  * or committing. The below constant defines maximum number of times UBIFS
41  * repeats the operations.
42  */
43 #define MAX_MKSPC_RETRIES 3
44
45 /*
46  * The below constant defines amount of dirty pages which should be written
47  * back at when trying to shrink the liability.
48  */
49 #define NR_TO_WRITE 16
50
51 /**
52  * shrink_liability - write-back some dirty pages/inodes.
53  * @c: UBIFS file-system description object
54  * @nr_to_write: how many dirty pages to write-back
55  *
56  * This function shrinks UBIFS liability by means of writing back some amount
57  * of dirty inodes and their pages.
58  *
59  * Note, this function synchronizes even VFS inodes which are locked
60  * (@i_mutex) by the caller of the budgeting function, because write-back does
61  * not touch @i_mutex.
62  */
63 static void shrink_liability(struct ubifs_info *c, int nr_to_write)
64 {
65         down_read(&c->vfs_sb->s_umount);
66         writeback_inodes_sb(c->vfs_sb, WB_REASON_FS_FREE_SPACE);
67         up_read(&c->vfs_sb->s_umount);
68 }
69
70 /**
71  * run_gc - run garbage collector.
72  * @c: UBIFS file-system description object
73  *
74  * This function runs garbage collector to make some more free space. Returns
75  * zero if a free LEB has been produced, %-EAGAIN if commit is required, and a
76  * negative error code in case of failure.
77  */
78 static int run_gc(struct ubifs_info *c)
79 {
80         int err, lnum;
81
82         /* Make some free space by garbage-collecting dirty space */
83         down_read(&c->commit_sem);
84         lnum = ubifs_garbage_collect(c, 1);
85         up_read(&c->commit_sem);
86         if (lnum < 0)
87                 return lnum;
88
89         /* GC freed one LEB, return it to lprops */
90         dbg_budg("GC freed LEB %d", lnum);
91         err = ubifs_return_leb(c, lnum);
92         if (err)
93                 return err;
94         return 0;
95 }
96
97 /**
98  * get_liability - calculate current liability.
99  * @c: UBIFS file-system description object
100  *
101  * This function calculates and returns current UBIFS liability, i.e. the
102  * amount of bytes UBIFS has "promised" to write to the media.
103  */
104 static long long get_liability(struct ubifs_info *c)
105 {
106         long long liab;
107
108         spin_lock(&c->space_lock);
109         liab = c->bi.idx_growth + c->bi.data_growth + c->bi.dd_growth;
110         spin_unlock(&c->space_lock);
111         return liab;
112 }
113
114 /**
115  * make_free_space - make more free space on the file-system.
116  * @c: UBIFS file-system description object
117  *
118  * This function is called when an operation cannot be budgeted because there
119  * is supposedly no free space. But in most cases there is some free space:
120  *   o budgeting is pessimistic, so it always budgets more than it is actually
121  *     needed, so shrinking the liability is one way to make free space - the
122  *     cached data will take less space then it was budgeted for;
123  *   o GC may turn some dark space into free space (budgeting treats dark space
124  *     as not available);
125  *   o commit may free some LEB, i.e., turn freeable LEBs into free LEBs.
126  *
127  * So this function tries to do the above. Returns %-EAGAIN if some free space
128  * was presumably made and the caller has to re-try budgeting the operation.
129  * Returns %-ENOSPC if it couldn't do more free space, and other negative error
130  * codes on failures.
131  */
132 static int make_free_space(struct ubifs_info *c)
133 {
134         int err, retries = 0;
135         long long liab1, liab2;
136
137         do {
138                 liab1 = get_liability(c);
139                 /*
140                  * We probably have some dirty pages or inodes (liability), try
141                  * to write them back.
142                  */
143                 dbg_budg("liability %lld, run write-back", liab1);
144                 shrink_liability(c, NR_TO_WRITE);
145
146                 liab2 = get_liability(c);
147                 if (liab2 < liab1)
148                         return -EAGAIN;
149
150                 dbg_budg("new liability %lld (not shrunk)", liab2);
151
152                 /* Liability did not shrink again, try GC */
153                 dbg_budg("Run GC");
154                 err = run_gc(c);
155                 if (!err)
156                         return -EAGAIN;
157
158                 if (err != -EAGAIN && err != -ENOSPC)
159                         /* Some real error happened */
160                         return err;
161
162                 dbg_budg("Run commit (retries %d)", retries);
163                 err = ubifs_run_commit(c);
164                 if (err)
165                         return err;
166         } while (retries++ < MAX_MKSPC_RETRIES);
167
168         return -ENOSPC;
169 }
170
171 /**
172  * ubifs_calc_min_idx_lebs - calculate amount of LEBs for the index.
173  * @c: UBIFS file-system description object
174  *
175  * This function calculates and returns the number of LEBs which should be kept
176  * for index usage.
177  */
178 int ubifs_calc_min_idx_lebs(struct ubifs_info *c)
179 {
180         int idx_lebs;
181         long long idx_size;
182
183         idx_size = c->bi.old_idx_sz + c->bi.idx_growth + c->bi.uncommitted_idx;
184         /* And make sure we have thrice the index size of space reserved */
185         idx_size += idx_size << 1;
186         /*
187          * We do not maintain 'old_idx_size' as 'old_idx_lebs'/'old_idx_bytes'
188          * pair, nor similarly the two variables for the new index size, so we
189          * have to do this costly 64-bit division on fast-path.
190          */
191         idx_lebs = div_u64(idx_size + c->idx_leb_size - 1, c->idx_leb_size);
192         /*
193          * The index head is not available for the in-the-gaps method, so add an
194          * extra LEB to compensate.
195          */
196         idx_lebs += 1;
197         if (idx_lebs < MIN_INDEX_LEBS)
198                 idx_lebs = MIN_INDEX_LEBS;
199         return idx_lebs;
200 }
201
202 /**
203  * ubifs_calc_available - calculate available FS space.
204  * @c: UBIFS file-system description object
205  * @min_idx_lebs: minimum number of LEBs reserved for the index
206  *
207  * This function calculates and returns amount of FS space available for use.
208  */
209 long long ubifs_calc_available(const struct ubifs_info *c, int min_idx_lebs)
210 {
211         int subtract_lebs;
212         long long available;
213
214         available = c->main_bytes - c->lst.total_used;
215
216         /*
217          * Now 'available' contains theoretically available flash space
218          * assuming there is no index, so we have to subtract the space which
219          * is reserved for the index.
220          */
221         subtract_lebs = min_idx_lebs;
222
223         /* Take into account that GC reserves one LEB for its own needs */
224         subtract_lebs += 1;
225
226         /*
227          * Since different write types go to different heads, we should
228          * reserve one leb for each head.
229          */
230         subtract_lebs += c->jhead_cnt;
231
232         /* We also reserve one LEB for deletions, which bypass budgeting */
233         subtract_lebs += 1;
234
235         available -= (long long)subtract_lebs * c->leb_size;
236
237         /* Subtract the dead space which is not available for use */
238         available -= c->lst.total_dead;
239
240         /*
241          * Subtract dark space, which might or might not be usable - it depends
242          * on the data which we have on the media and which will be written. If
243          * this is a lot of uncompressed or not-compressible data, the dark
244          * space cannot be used.
245          */
246         available -= c->lst.total_dark;
247
248         /*
249          * However, there is more dark space. The index may be bigger than
250          * @min_idx_lebs. Those extra LEBs are assumed to be available, but
251          * their dark space is not included in total_dark, so it is subtracted
252          * here.
253          */
254         if (c->lst.idx_lebs > min_idx_lebs) {
255                 subtract_lebs = c->lst.idx_lebs - min_idx_lebs;
256                 available -= subtract_lebs * c->dark_wm;
257         }
258
259         /* The calculations are rough and may end up with a negative number */
260         return available > 0 ? available : 0;
261 }
262
263 /**
264  * can_use_rp - check whether the user is allowed to use reserved pool.
265  * @c: UBIFS file-system description object
266  *
267  * UBIFS has so-called "reserved pool" which is flash space reserved
268  * for the superuser and for uses whose UID/GID is recorded in UBIFS superblock.
269  * This function checks whether current user is allowed to use reserved pool.
270  * Returns %1  current user is allowed to use reserved pool and %0 otherwise.
271  */
272 static int can_use_rp(struct ubifs_info *c)
273 {
274         if (uid_eq(current_fsuid(), c->rp_uid) || capable(CAP_SYS_RESOURCE) ||
275             (!gid_eq(c->rp_gid, GLOBAL_ROOT_GID) && in_group_p(c->rp_gid)))
276                 return 1;
277         return 0;
278 }
279
280 /**
281  * do_budget_space - reserve flash space for index and data growth.
282  * @c: UBIFS file-system description object
283  *
284  * This function makes sure UBIFS has enough free LEBs for index growth and
285  * data.
286  *
287  * When budgeting index space, UBIFS reserves thrice as many LEBs as the index
288  * would take if it was consolidated and written to the flash. This guarantees
289  * that the "in-the-gaps" commit method always succeeds and UBIFS will always
290  * be able to commit dirty index. So this function basically adds amount of
291  * budgeted index space to the size of the current index, multiplies this by 3,
292  * and makes sure this does not exceed the amount of free LEBs.
293  *
294  * Notes about @c->bi.min_idx_lebs and @c->lst.idx_lebs variables:
295  * o @c->lst.idx_lebs is the number of LEBs the index currently uses. It might
296  *    be large, because UBIFS does not do any index consolidation as long as
297  *    there is free space. IOW, the index may take a lot of LEBs, but the LEBs
298  *    will contain a lot of dirt.
299  * o @c->bi.min_idx_lebs is the number of LEBS the index presumably takes. IOW,
300  *    the index may be consolidated to take up to @c->bi.min_idx_lebs LEBs.
301  *
302  * This function returns zero in case of success, and %-ENOSPC in case of
303  * failure.
304  */
305 static int do_budget_space(struct ubifs_info *c)
306 {
307         long long outstanding, available;
308         int lebs, rsvd_idx_lebs, min_idx_lebs;
309
310         /* First budget index space */
311         min_idx_lebs = ubifs_calc_min_idx_lebs(c);
312
313         /* Now 'min_idx_lebs' contains number of LEBs to reserve */
314         if (min_idx_lebs > c->lst.idx_lebs)
315                 rsvd_idx_lebs = min_idx_lebs - c->lst.idx_lebs;
316         else
317                 rsvd_idx_lebs = 0;
318
319         /*
320          * The number of LEBs that are available to be used by the index is:
321          *
322          *    @c->lst.empty_lebs + @c->freeable_cnt + @c->idx_gc_cnt -
323          *    @c->lst.taken_empty_lebs
324          *
325          * @c->lst.empty_lebs are available because they are empty.
326          * @c->freeable_cnt are available because they contain only free and
327          * dirty space, @c->idx_gc_cnt are available because they are index
328          * LEBs that have been garbage collected and are awaiting the commit
329          * before they can be used. And the in-the-gaps method will grab these
330          * if it needs them. @c->lst.taken_empty_lebs are empty LEBs that have
331          * already been allocated for some purpose.
332          *
333          * Note, @c->idx_gc_cnt is included to both @c->lst.empty_lebs (because
334          * these LEBs are empty) and to @c->lst.taken_empty_lebs (because they
335          * are taken until after the commit).
336          *
337          * Note, @c->lst.taken_empty_lebs may temporarily be higher by one
338          * because of the way we serialize LEB allocations and budgeting. See a
339          * comment in 'ubifs_find_free_space()'.
340          */
341         lebs = c->lst.empty_lebs + c->freeable_cnt + c->idx_gc_cnt -
342                c->lst.taken_empty_lebs;
343         if (unlikely(rsvd_idx_lebs > lebs)) {
344                 dbg_budg("out of indexing space: min_idx_lebs %d (old %d), rsvd_idx_lebs %d",
345                          min_idx_lebs, c->bi.min_idx_lebs, rsvd_idx_lebs);
346                 return -ENOSPC;
347         }
348
349         available = ubifs_calc_available(c, min_idx_lebs);
350         outstanding = c->bi.data_growth + c->bi.dd_growth;
351
352         if (unlikely(available < outstanding)) {
353                 dbg_budg("out of data space: available %lld, outstanding %lld",
354                          available, outstanding);
355                 return -ENOSPC;
356         }
357
358         if (available - outstanding <= c->rp_size && !can_use_rp(c))
359                 return -ENOSPC;
360
361         c->bi.min_idx_lebs = min_idx_lebs;
362         return 0;
363 }
364
365 /**
366  * calc_idx_growth - calculate approximate index growth from budgeting request.
367  * @c: UBIFS file-system description object
368  * @req: budgeting request
369  *
370  * For now we assume each new node adds one znode. But this is rather poor
371  * approximation, though.
372  */
373 static int calc_idx_growth(const struct ubifs_info *c,
374                            const struct ubifs_budget_req *req)
375 {
376         int znodes;
377
378         znodes = req->new_ino + (req->new_page << UBIFS_BLOCKS_PER_PAGE_SHIFT) +
379                  req->new_dent;
380         return znodes * c->max_idx_node_sz;
381 }
382
383 /**
384  * calc_data_growth - calculate approximate amount of new data from budgeting
385  * request.
386  * @c: UBIFS file-system description object
387  * @req: budgeting request
388  */
389 static int calc_data_growth(const struct ubifs_info *c,
390                             const struct ubifs_budget_req *req)
391 {
392         int data_growth;
393
394         data_growth = req->new_ino  ? c->bi.inode_budget : 0;
395         if (req->new_page)
396                 data_growth += c->bi.page_budget;
397         if (req->new_dent)
398                 data_growth += c->bi.dent_budget;
399         data_growth += req->new_ino_d;
400         return data_growth;
401 }
402
403 /**
404  * calc_dd_growth - calculate approximate amount of data which makes other data
405  * dirty from budgeting request.
406  * @c: UBIFS file-system description object
407  * @req: budgeting request
408  */
409 static int calc_dd_growth(const struct ubifs_info *c,
410                           const struct ubifs_budget_req *req)
411 {
412         int dd_growth;
413
414         dd_growth = req->dirtied_page ? c->bi.page_budget : 0;
415
416         if (req->dirtied_ino)
417                 dd_growth += c->bi.inode_budget * req->dirtied_ino;
418         if (req->mod_dent)
419                 dd_growth += c->bi.dent_budget;
420         dd_growth += req->dirtied_ino_d;
421         return dd_growth;
422 }
423
424 /**
425  * ubifs_budget_space - ensure there is enough space to complete an operation.
426  * @c: UBIFS file-system description object
427  * @req: budget request
428  *
429  * This function allocates budget for an operation. It uses pessimistic
430  * approximation of how much flash space the operation needs. The goal of this
431  * function is to make sure UBIFS always has flash space to flush all dirty
432  * pages, dirty inodes, and dirty znodes (liability). This function may force
433  * commit, garbage-collection or write-back. Returns zero in case of success,
434  * %-ENOSPC if there is no free space and other negative error codes in case of
435  * failures.
436  */
437 int ubifs_budget_space(struct ubifs_info *c, struct ubifs_budget_req *req)
438 {
439         int err, idx_growth, data_growth, dd_growth, retried = 0;
440
441         ubifs_assert(c, req->new_page <= 1);
442         ubifs_assert(c, req->dirtied_page <= 1);
443         ubifs_assert(c, req->new_dent <= 1);
444         ubifs_assert(c, req->mod_dent <= 1);
445         ubifs_assert(c, req->new_ino <= 1);
446         ubifs_assert(c, req->new_ino_d <= UBIFS_MAX_INO_DATA);
447         ubifs_assert(c, req->dirtied_ino <= 4);
448         ubifs_assert(c, req->dirtied_ino_d <= UBIFS_MAX_INO_DATA * 4);
449         ubifs_assert(c, !(req->new_ino_d & 7));
450         ubifs_assert(c, !(req->dirtied_ino_d & 7));
451
452         data_growth = calc_data_growth(c, req);
453         dd_growth = calc_dd_growth(c, req);
454         if (!data_growth && !dd_growth)
455                 return 0;
456         idx_growth = calc_idx_growth(c, req);
457
458 again:
459         spin_lock(&c->space_lock);
460         ubifs_assert(c, c->bi.idx_growth >= 0);
461         ubifs_assert(c, c->bi.data_growth >= 0);
462         ubifs_assert(c, c->bi.dd_growth >= 0);
463
464         if (unlikely(c->bi.nospace) && (c->bi.nospace_rp || !can_use_rp(c))) {
465                 dbg_budg("no space");
466                 spin_unlock(&c->space_lock);
467                 return -ENOSPC;
468         }
469
470         c->bi.idx_growth += idx_growth;
471         c->bi.data_growth += data_growth;
472         c->bi.dd_growth += dd_growth;
473
474         err = do_budget_space(c);
475         if (likely(!err)) {
476                 req->idx_growth = idx_growth;
477                 req->data_growth = data_growth;
478                 req->dd_growth = dd_growth;
479                 spin_unlock(&c->space_lock);
480                 return 0;
481         }
482
483         /* Restore the old values */
484         c->bi.idx_growth -= idx_growth;
485         c->bi.data_growth -= data_growth;
486         c->bi.dd_growth -= dd_growth;
487         spin_unlock(&c->space_lock);
488
489         if (req->fast) {
490                 dbg_budg("no space for fast budgeting");
491                 return err;
492         }
493
494         err = make_free_space(c);
495         cond_resched();
496         if (err == -EAGAIN) {
497                 dbg_budg("try again");
498                 goto again;
499         } else if (err == -ENOSPC) {
500                 if (!retried) {
501                         retried = 1;
502                         dbg_budg("-ENOSPC, but anyway try once again");
503                         goto again;
504                 }
505                 dbg_budg("FS is full, -ENOSPC");
506                 c->bi.nospace = 1;
507                 if (can_use_rp(c) || c->rp_size == 0)
508                         c->bi.nospace_rp = 1;
509                 smp_wmb();
510         } else
511                 ubifs_err(c, "cannot budget space, error %d", err);
512         return err;
513 }
514
515 /**
516  * ubifs_release_budget - release budgeted free space.
517  * @c: UBIFS file-system description object
518  * @req: budget request
519  *
520  * This function releases the space budgeted by 'ubifs_budget_space()'. Note,
521  * since the index changes (which were budgeted for in @req->idx_growth) will
522  * only be written to the media on commit, this function moves the index budget
523  * from @c->bi.idx_growth to @c->bi.uncommitted_idx. The latter will be zeroed
524  * by the commit operation.
525  */
526 void ubifs_release_budget(struct ubifs_info *c, struct ubifs_budget_req *req)
527 {
528         ubifs_assert(c, req->new_page <= 1);
529         ubifs_assert(c, req->dirtied_page <= 1);
530         ubifs_assert(c, req->new_dent <= 1);
531         ubifs_assert(c, req->mod_dent <= 1);
532         ubifs_assert(c, req->new_ino <= 1);
533         ubifs_assert(c, req->new_ino_d <= UBIFS_MAX_INO_DATA);
534         ubifs_assert(c, req->dirtied_ino <= 4);
535         ubifs_assert(c, req->dirtied_ino_d <= UBIFS_MAX_INO_DATA * 4);
536         ubifs_assert(c, !(req->new_ino_d & 7));
537         ubifs_assert(c, !(req->dirtied_ino_d & 7));
538         if (!req->recalculate) {
539                 ubifs_assert(c, req->idx_growth >= 0);
540                 ubifs_assert(c, req->data_growth >= 0);
541                 ubifs_assert(c, req->dd_growth >= 0);
542         }
543
544         if (req->recalculate) {
545                 req->data_growth = calc_data_growth(c, req);
546                 req->dd_growth = calc_dd_growth(c, req);
547                 req->idx_growth = calc_idx_growth(c, req);
548         }
549
550         if (!req->data_growth && !req->dd_growth)
551                 return;
552
553         c->bi.nospace = c->bi.nospace_rp = 0;
554         smp_wmb();
555
556         spin_lock(&c->space_lock);
557         c->bi.idx_growth -= req->idx_growth;
558         c->bi.uncommitted_idx += req->idx_growth;
559         c->bi.data_growth -= req->data_growth;
560         c->bi.dd_growth -= req->dd_growth;
561         c->bi.min_idx_lebs = ubifs_calc_min_idx_lebs(c);
562
563         ubifs_assert(c, c->bi.idx_growth >= 0);
564         ubifs_assert(c, c->bi.data_growth >= 0);
565         ubifs_assert(c, c->bi.dd_growth >= 0);
566         ubifs_assert(c, c->bi.min_idx_lebs < c->main_lebs);
567         ubifs_assert(c, !(c->bi.idx_growth & 7));
568         ubifs_assert(c, !(c->bi.data_growth & 7));
569         ubifs_assert(c, !(c->bi.dd_growth & 7));
570         spin_unlock(&c->space_lock);
571 }
572
573 /**
574  * ubifs_convert_page_budget - convert budget of a new page.
575  * @c: UBIFS file-system description object
576  *
577  * This function converts budget which was allocated for a new page of data to
578  * the budget of changing an existing page of data. The latter is smaller than
579  * the former, so this function only does simple re-calculation and does not
580  * involve any write-back.
581  */
582 void ubifs_convert_page_budget(struct ubifs_info *c)
583 {
584         spin_lock(&c->space_lock);
585         /* Release the index growth reservation */
586         c->bi.idx_growth -= c->max_idx_node_sz << UBIFS_BLOCKS_PER_PAGE_SHIFT;
587         /* Release the data growth reservation */
588         c->bi.data_growth -= c->bi.page_budget;
589         /* Increase the dirty data growth reservation instead */
590         c->bi.dd_growth += c->bi.page_budget;
591         /* And re-calculate the indexing space reservation */
592         c->bi.min_idx_lebs = ubifs_calc_min_idx_lebs(c);
593         spin_unlock(&c->space_lock);
594 }
595
596 /**
597  * ubifs_release_dirty_inode_budget - release dirty inode budget.
598  * @c: UBIFS file-system description object
599  * @ui: UBIFS inode to release the budget for
600  *
601  * This function releases budget corresponding to a dirty inode. It is usually
602  * called when after the inode has been written to the media and marked as
603  * clean. It also causes the "no space" flags to be cleared.
604  */
605 void ubifs_release_dirty_inode_budget(struct ubifs_info *c,
606                                       struct ubifs_inode *ui)
607 {
608         struct ubifs_budget_req req;
609
610         memset(&req, 0, sizeof(struct ubifs_budget_req));
611         /* The "no space" flags will be cleared because dd_growth is > 0 */
612         req.dd_growth = c->bi.inode_budget + ALIGN(ui->data_len, 8);
613         ubifs_release_budget(c, &req);
614 }
615
616 /**
617  * ubifs_reported_space - calculate reported free space.
618  * @c: the UBIFS file-system description object
619  * @free: amount of free space
620  *
621  * This function calculates amount of free space which will be reported to
622  * user-space. User-space application tend to expect that if the file-system
623  * (e.g., via the 'statfs()' call) reports that it has N bytes available, they
624  * are able to write a file of size N. UBIFS attaches node headers to each data
625  * node and it has to write indexing nodes as well. This introduces additional
626  * overhead, and UBIFS has to report slightly less free space to meet the above
627  * expectations.
628  *
629  * This function assumes free space is made up of uncompressed data nodes and
630  * full index nodes (one per data node, tripled because we always allow enough
631  * space to write the index thrice).
632  *
633  * Note, the calculation is pessimistic, which means that most of the time
634  * UBIFS reports less space than it actually has.
635  */
636 long long ubifs_reported_space(const struct ubifs_info *c, long long free)
637 {
638         int divisor, factor, f;
639
640         /*
641          * Reported space size is @free * X, where X is UBIFS block size
642          * divided by UBIFS block size + all overhead one data block
643          * introduces. The overhead is the node header + indexing overhead.
644          *
645          * Indexing overhead calculations are based on the following formula:
646          * I = N/(f - 1) + 1, where I - number of indexing nodes, N - number
647          * of data nodes, f - fanout. Because effective UBIFS fanout is twice
648          * as less than maximum fanout, we assume that each data node
649          * introduces 3 * @c->max_idx_node_sz / (@c->fanout/2 - 1) bytes.
650          * Note, the multiplier 3 is because UBIFS reserves thrice as more space
651          * for the index.
652          */
653         f = c->fanout > 3 ? c->fanout >> 1 : 2;
654         factor = UBIFS_BLOCK_SIZE;
655         divisor = UBIFS_MAX_DATA_NODE_SZ;
656         divisor += (c->max_idx_node_sz * 3) / (f - 1);
657         free *= factor;
658         return div_u64(free, divisor);
659 }
660
661 /**
662  * ubifs_get_free_space_nolock - return amount of free space.
663  * @c: UBIFS file-system description object
664  *
665  * This function calculates amount of free space to report to user-space.
666  *
667  * Because UBIFS may introduce substantial overhead (the index, node headers,
668  * alignment, wastage at the end of LEBs, etc), it cannot report real amount of
669  * free flash space it has (well, because not all dirty space is reclaimable,
670  * UBIFS does not actually know the real amount). If UBIFS did so, it would
671  * bread user expectations about what free space is. Users seem to accustomed
672  * to assume that if the file-system reports N bytes of free space, they would
673  * be able to fit a file of N bytes to the FS. This almost works for
674  * traditional file-systems, because they have way less overhead than UBIFS.
675  * So, to keep users happy, UBIFS tries to take the overhead into account.
676  */
677 long long ubifs_get_free_space_nolock(struct ubifs_info *c)
678 {
679         int rsvd_idx_lebs, lebs;
680         long long available, outstanding, free;
681
682         ubifs_assert(c, c->bi.min_idx_lebs == ubifs_calc_min_idx_lebs(c));
683         outstanding = c->bi.data_growth + c->bi.dd_growth;
684         available = ubifs_calc_available(c, c->bi.min_idx_lebs);
685
686         /*
687          * When reporting free space to user-space, UBIFS guarantees that it is
688          * possible to write a file of free space size. This means that for
689          * empty LEBs we may use more precise calculations than
690          * 'ubifs_calc_available()' is using. Namely, we know that in empty
691          * LEBs we would waste only @c->leb_overhead bytes, not @c->dark_wm.
692          * Thus, amend the available space.
693          *
694          * Note, the calculations below are similar to what we have in
695          * 'do_budget_space()', so refer there for comments.
696          */
697         if (c->bi.min_idx_lebs > c->lst.idx_lebs)
698                 rsvd_idx_lebs = c->bi.min_idx_lebs - c->lst.idx_lebs;
699         else
700                 rsvd_idx_lebs = 0;
701         lebs = c->lst.empty_lebs + c->freeable_cnt + c->idx_gc_cnt -
702                c->lst.taken_empty_lebs;
703         lebs -= rsvd_idx_lebs;
704         available += lebs * (c->dark_wm - c->leb_overhead);
705
706         if (available > outstanding)
707                 free = ubifs_reported_space(c, available - outstanding);
708         else
709                 free = 0;
710         return free;
711 }
712
713 /**
714  * ubifs_get_free_space - return amount of free space.
715  * @c: UBIFS file-system description object
716  *
717  * This function calculates and returns amount of free space to report to
718  * user-space.
719  */
720 long long ubifs_get_free_space(struct ubifs_info *c)
721 {
722         long long free;
723
724         spin_lock(&c->space_lock);
725         free = ubifs_get_free_space_nolock(c);
726         spin_unlock(&c->space_lock);
727
728         return free;
729 }